Suo padre, Iona era di origine russa e tedesca, aveva servito nell'esercito tedesco durante la prima guerra mondiale, lavorato come addetto stampa a Londra negli anni trenta, nel 1935 iniziò a lavorare per i servizi segreti britannici diventando cittadino britannico, così da evitare l'internamento o la deportazione durante la seconda guerra mondiale. Ustinov racconta nella sua autobiografia che suo padre ospitava incontri segreti tra ufficiali britannici e tedeschi nella loro casa di Londra). La madre di Peter Ustinov, Nadia  Leontievna Benois, era un pittrice e coreografa di origini russe, francesi ed italiane, oltre che di discendenza regale etiope. Ustinov venne educato alla Westminster School ed ebbe un'infanzia difficile ed incerta per colpa dei frequenti litigi dei suoi genitori. Dopo aver studiato recitazione, debuttò a 17 anni, nel 1938, al Players' Theatre, diventando presto un attore fisso della compagnia. Ustinov svolse il servizio militare come soldato semplice  durante quel tempo fece alcuni film di propaganda con attori come David Niven e cominciò a scrivere. Il suo primo grande successo fu nel 1951 con The Love of Four Colonels. La sua carriera come drammaturgo continuò di pari passo a quella di attore, nella quale il suo ruolo più famoso è stato in Romanoff e Giulietta nel 1956. I suoi ruoli  sono tantissimi  da Nerone a Hercule Poirot. Vinse due premi Oscar come miglior attore non protagonista per Spartacus e Topkapi nel 1960 e nel 1964. Vinse anche un Golden Globe. La sua autobiografia Dear me del 1977, che ricevette critiche positive, descrive la sua vita  sotto le domande del suo stesso ego. Intraprese anche una carriera di scrittore, pubblicando fra i vari romanzi e racconti, soprattutto per bambini, "La controspia" e "Non chiamatelo naso", editi in Italia da Mondadori nel 1990. Nell'ultima parte della sua vita, dal 1969 alla sua morte, la recitazione e la scrittura scesero in secondo piano rispetto al suo lavoro di ambasciatore dell'UNICEF, per la quale raccoglieva anche fondi. In questo ruolo si è occupato dei bambini più bisognosi, usando le sue capacità per rallegrare chiunque. Ustinov è anche stato presidente del World Federalist Movement dal 1991 fino alla sua morte. Parlava inglese, francese, tedesco, italiano, russo, spagnolo fluentemente, ed anche un po' di turco e greco moderno. Alla fine degli anni sessanta divenne cittadino svizzero.  Ustinov morì il 28 marzo 2004 a causa di una insufficienza cardiaca nella clinica svizzera di Genolier, vicino alla sua casa di Bursins, nel cantone di Vaud. Fu talmente rispettato come ambasciatore dell'UNICEF che il direttore esecutivo dell'agenzia stessa, Carol Bellamy, parlò al suo funerale in rappresentanza del Segretario generale delle Nazioni Unite Kofi Annan