Питер Хайамс родился 26 июля 1943 года в Нью-Йорке. Изучал изобразительное искусство и музыку в нью-йоркском колледже Hunter College и Syracuse University. По окончании учёбы в возрасте 21 года работал ведущим на чикагском телевидении. С 1964 года в течение шести лет работал на студии CBS, где увлёкся съёмкой документальных кинофильмов. В скором времени он бросает журналистику и полностью посвящает себя фотографии. В 1970 году Хайамс вместе с супругой и двумя детьми переезжает в Лос-Анджелес, где пишет и продаёт свой первый сценарий «T.R. Baskin» компании Paramount Pictures.
В 1977 году его первой серьёзной работой в кино стал детективный боевик «Козерог один», повествующий о сфальсифицированной НАСА высадке американских космонавтов на Марс. Фильм номинировался на четыре кинопремии «Сатурн».
В 1979 году Хайамс снял военную драму «Ганновер Стрит» с Харрисоном Фордом в главной роли. В 1981 году вышел фильм «Чужая земля» с Шоном Коннери, а в 1983 — «Звёздная палата» с Майклом Дугласом.
В 1983 году Хайамс выступил в качестве продюсера, режиссёра, оператора и сценариста в сиквеле фильма Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001». Перед тем как заключить контракт Хайамс выдвинул два условия: во-первых, Стэнли Кубрик должен одобрить продолжение, во-вторых, придется изменить сюжет будущего фильма. Получив разрешение, Хайамс пригласил Артура Кларка, консультанта первой части и автора цикла «Космическая Одиссея», с чьей помощью он написал сценарий к будущему фильму «Космическая одиссея 2010».
Съёмочный период длился девять месяцев. Хайамс работал семь дней в неделю, по двадцать часов в день. Фильм окупился в прокате и номинировался на пять «Оскаров».
С 1986—1995 год Хайамс снимал в основном боевики, такие как «Беги без оглядки» (1986), «Президио» (1988), «Узкая грань» (1990), «Оставайтесь с нами» (1992), «Патруль времени» (1994) и «Внезапная смерть» (1995). В них Хайамс выступал уже в качестве режиссёра-оператора.
В 1990 году у Хайамса появился шанс снять ремейк фильма ужасов «Ночь живых мертвецов», но он отказался, занявшись съёмками фильма «Узкая грань».
В 1997 году на экраны вышел фильм «Реликт» по одноименному бестселлеру Дугласа Престона и Линкольна Чайлда. Здесь Хайамс вновь выступил в качестве режиссёра-оператора. Фильм повествует об индейском артефакте, за которым следует череда жестоких убийств. Действие фильма разворачивается в Чикагском музее естественной истории. Фильм не имел коммерческого успеха, собрав в прокате лишь около половины затраченного бюджета.
Следующим проектом Питера Хайамса стал «Конец света» (1999) с бюджетом в 100 миллионов долларов и Арнольдом Шварценеггером в главной роли. По сюжету в преддверии нового тысячелетия на Землю спускается сам сатана, чтобы зачать своего будущего ребёнка от избранной им земной женщины. Ему противостоит нью-йоркский полицейский, спасающий девушку из лап дьявола и его слуг. Сценарий Питеру Хайамсу предложил голливудский режиссёр Джеймс Кэмерон. По словам Кэмерона, Хайамс обладал достаточно богатым опытом работы в кино, для того чтобы заняться подобным проектом. В мировом прокате «Конец света» собрал около 211 млн долларов.
В 2001 году вышел «Мушкетёр». По замыслу Хайамса впервые в истории мушкетёры должны были сражаться не только с врагами, но и с земным притяжением, делать невообразимые трюки и фехтовать как настоящие самураи. Для этого режиссёр пригласил из Азии известного постановщика боевых сцен Сюн Синьсина. Фильм о похождениях персонажей Александра Дюма с бюджетом в 40 млн долларов, переиначенный на манер экшн-боевика, не снискал уважения публики. Полностью провалившись в прокате, он был нещадно изруган критиками. Позже в интервью режиссёр сам признал, что это была глупая идея.
В 2004 году Хайамс попытался занять кресло режиссёра в фильме «Хеллбой», но его кандидатура была отклонена в пользу Гильермо Дель Торо.
В 2005 году на экраны вышла масштабная экранизация по мотивам рассказа писателя-фантаста Рэя Брэдбери «И грянул гром» с бюджетом в 80 млн долларов. Несмотря на затраты, фильм пестрит примитивными специальными эффектами и отсутствием известных актёров, за исключением Бена Кингсли, исполнившего в нём эпизодическую роль. В итоге в мировом прокате фильм собрал рекордно низкую сумму в 10 млн долларов.
В 2009 году вышел ремейк картины 1956 года «За пределами разумного сомнения», в котором режиссёр после долгого перерыва вновь выступил в качестве сценариста. Главные роли исполнили Майкл Дуглас и Эмбер Тэмблин.
В том же году Хайамс был приглашён в качестве оператора на съёмки фильма «Универсальный солдат 3: Возрождение», режиссёром которого стал его родной сын Джон.
