Hyams naît à New York le 26 juillet 1943. Son père est attaché de presse dans le milieu théâtral et producteur. Hyams fréquente la Hunter College Elementary School et la High School of Music & Art, avant d'étudier l'art et la musique à l'Art Students League de New York et à l'université de Syracuse. Au début de sa carrière télévisuelle, il travaille comme producteur et présentateur de journal télévisé pour la chaîne WHDH-TV à Boston. Il couvre des événements au Vietnam durant les années 1960. En janvier 1968, il rejoint la chaîne WBBM-TV à Chicago en tant que présentateur et journaliste, succédant à Fahey Flynn. Hyams est ailleurs batteur de jazz, jouant aux côtés de musiciens tels que Maynard Ferguson et Bill Evans.

Hyams travaill pour CBS de 1964 à 1970, notamment sur la série documentaire CBS Reports. Son expérience dans le journalisme documentaire influence sa décision de se tourner vers la réalisation de films de fiction. Hyams s'installe à Los Angeles en 1970. Son premier scénario porté à l'écran est T.R. Baskin (Herbert Ross, 1971), film qu'il a également produit. Il fait ses débuts en tant que réalisateur avec Rolling Man (1972), un téléfilm produit par Aaron Spelling pour la chaîne ABC, avec Dennis Weaver dans le rôle principal. Sur ce projet, Hyams a uniquement assuré la réalisation, le scénario ayant été écrit par les producteurs. Par la suite, Hyams écrit et réalise le téléfilm Goodnight, My Love (1972), une intrigue policière se déroulant dans les années 1940, hommage aux romans policiers de Raymond Chandler.

Hyams a fait ses débuts de réalisateur pour le cinéma avec Busting (1974), un film policier mettant en vedette Elliott Gould et Robert Blake. Dans une interview de 2016, il confie avoir passé six mois à effectuer des recherches sur le travail policier et le milieu criminel avant d'écrire le scénario, s'appuyant sur les méthodes d'investigation qu'il avait acquises en tant que journaliste. Il réalise le drame romantique Our Time (1974), avec Pamela Sue Martin dans le rôle principal puis Peeper (1975), avec Michael Caine et Natalie Wood. Après l'échec commercial de ce film, il écrit le scénario de Capricorn One (1978) — un thriller conspirationniste centré sur une mission vers Mars mise en scène. Selon l'American Film Institute, l'intérêt pour ce projet s'est accru après le scandale du Watergate, qui a rendu les thèmes de tromperie gouvernementale plus crédibles aux yeux des dirigeants de studios. Hyams écrit et réalise sensuite Hanover Street (1979), un drame romantique sur fond de guerre avec Harrison Ford puis Outland (1981), un thriller de science-fiction avec Sean Connery dans le rôle d'un marshal au sein d'une colonie minière sur Io, l'une des lunes de Jupiter. Le film puise dans les codes du western, en particulier ceux de Le Train sifflera trois fois (John Sturges, 1952). La corruption au sein des grandes entreprises et l'exploitation des travailleurs marquent une conscience de classe plus aiguisée. Hyams écrit et réalise ensuite le thriller La Nuit des juges (1983), avec Michael Douglas

2010 : L'Année du premier contact (1984) produit par la mGM permet à Hyams de collaborer étroitement avec Arthur C. Clarke, dont il adapte le roman 2010 : Odyssey Two. Outre ses rôles de producteur, réalisateur et scénariste, il assure également la direction de la photographie. Toujours pour la MGM, il réalise la comédie policière Deux flics à Chicago avec Gregory Hines et Billy Crystal Presidio, base militaire, San Francisco (1988), un thriller avec Sean Connery et Mark Harmon. En 1990, Hyams écrit et réalise Dernier arrêt un remake du film L'Énigme du Chicago Express (Richard Fleischer, 1952) avec Gene Hackman et Anne Archer.Vient ensuite, en 1992, la comédie Stay Tuned.

En 1994, Hyams réalise Timecop, avec Jean-Claude Van Damme. Hyams et Van Damme collaborent de nouveau sur Mort subite (1995).Parmi ses films suivants, on trouve le film d'horreur Relic ainsi que La Fin des temps (1999), avec Arnold Schwarzenegger; D'Artagnan(2001), une adaptation du roman Les Trois Mousquetaires d'Alexandre Dumas. ; le film de science-fiction A Sound of Thunder (2005), adapté d'une nouvelle de Ray Bradbury ; Beyond a Reasonable Doubt, un remake du film éponyme de Fritz Lang (1956), avec Michael Douglas en tête d'affiche. La même année, il officie en tant que directeur de la photographie sur Universal Soldier: Regeneration, réalisé par son fils John Hyams et mettant en scène Jean-Claude Van Damme et Dolph Lundgren. Le père et le fils collaborent de nouveau sur le thriller Enemies Closer (2013) : Peter en assure la réalisation, tandis que John en signe le montage. Il s'agit de la troisième collaboration de Hyams en tant que réalisateur avec Van Damme.

En 2016, il apparaît dans le documentaire O.J.: Made in America d'Ezra Edelman, où il évoque son ancienne amitié avec O. J. Simpson, qu'il avait dirigé dans le film Capricorn One. En 2022, le Festival international du film d'Oldenbourg a consacré une rétrospective conjointe aux œuvres de Peter et John Hyams.

Filmographie :

1972	Rolling Man
1972	Goodnight, My Love
1974	Les casseurs de gang
1974	Our Time
1975	Peeper
1978	Capricorn One
	Avec : Elliott Gould (Robert Caulfield), James Brolin (Charles Brubaker), Brenda Vaccaro (Kay Brubaker), Sam Waterston (Peter Willis), O.J. Simpson (John Walker), Hal Holbrook (Dr. James Kelloway), Karen Black (Judy Drinkwater), Telly Savalas (Albain), David Huddleston (Hollis Peaker), David Doyle (Walter Loughlin). 2h03.
1979	Guerre et passion
1981	Outland... Loin de la Terre
1983	La Nuit des juges
1984	2010 - L'année du premier contact (L'odyssée continue)
1986	Deux flics à Chicago
1988	Presidio: Base militaire, San Francisco
1990	Le seul témoin
1992	Télémaniacs
1994	Timecop
1995	Mort subite
1997	Relic
1999	La Fin des temps
2001	D'Artagnan
2005	Un coup de tonnerre
2009	Présumé coupable
2013	Enemies Closer