D'abord employé de banque, Peter Lorre se tourne vers la scène où il joue la comédie dans plusieurs théâtres allemands.
Il va donc se faire remarquer par Fritz Lang qui lui confie le premier rôle de M le Maudit, film phare du réalisateur, connu pour sa lourde charge anti-nazie. D'origine juive, il va donc fuir l'Allemagne pour se réfugier à Hollywood où il enchaîne une filmographie particulière, liée au suspense, au film noir et fantastique.
Il va ainsi tourner avec Alfred Hitchcock (L'Homme qui en savait trop, Quatre de l'espionnage ), Michael Curtiz (Casablanca, Passage to Marseille) ou encore John Huston (Le Faucon maltais, Plus fort que le diable). Il est connu pour avoir interprété, à huit reprises, la série des Mr Moto. On le voit dans Arsenic et vieilles dentelles (1944) de Frank Capra ou dans Le Corbeau de Roger Corman. Peter Lorre est connu des fans "dysneyens" pour avoir interprété Conseil dans l'adaptation de 20 000 lieues sous les mers de Richard Fleischer.
En 1951, Peter Lorre réalise son premier et unique film, Un homme perdu, tourné en Allemagne. Sa dernière apparition à l'écran date de 1964 dans la comédie de Jerry Lewis : Jerry souffre-douleur.
