По материнской линии Устинов происходит из старинного петербургского артистического рода Бенуа.
Отец — немецкий подданный швейцарского, эфиопского и русского происхождения Иона Платонович фон Устинов (англ. Jona von Ustinov), известный в семье под прозвищем «Клоп», мать — Надежда Леонтьевна Бенуа, русских, французских, испанских и итальянских кровей. Родители Питера Устинова познакомились и обвенчались в 1920 году в Петрограде, куда Иона прибыл, чтобы разыскать мать и сестру. Вскоре по фальшивым документам они отбыли на шведском пароходе из охваченной революцией России в Амстердам, а через некоторое время перебрались в Лондон.
Питер учился в Вестминстерском колледже, где его «однокашником» был сын Риббентропа. Ещё в ранние годы ученичества Устинов проявил способности к изучению английского и французского языков и других гуманитарных предметов. В зрелом возрасте он свободно говорил на английском, немецком, французском, испанском, итальянском и русском языках. Помимо этого он владел разговорным турецким и новогреческим языками, понимал идиш. Вместе с этим своенравному Устинову не были по душе такие обязательные школьные предметы как латынь и математика. Поэтому колледж он так и не закончил.
Питер Устинов дебютировал на сцене в 17 лет, в 21 год впервые снялся в кино. После войны снимался не только в Великобритании, но и в США. Неоднократно исполнял роль знаменитого сыщика Эркюля Пуаро.
В 1950-е годы стал писать и ставить свои пьесы и играть в них. В течение шести лет был канцлером Даремского университета. В 1977 году вышла автобиографическая книга Питера Устинова «Dear Me» (Дорогой Я). В 1987 году прокомментировал официальный обзор сезона Формулы-1 1987 года.
В 2002 году Питер Устинов приехал в Берлин по поручению ЮНИСЕФ, чтобы в первый раз познакомиться с выставкой United Buddy Bears, которая пропагандирует мирное сосуществование наций, культур и религий. Устинов выступил за то, чтобы один из 140 медведей олицетворял Ирак. В 2003 году он в качестве покровителя открыл 2-ю выставку United Buddy Bears в Берлине.
Четырежды лауреат премии «Эмми» (последний раз за «Россию Питера Устинова»). Получил «Оскары» за фильмы «Спартак» и «Топкапи» (1964). Всего снялся в 88 фильмах.
Умер в Швейцарии от сердечной недостаточности.