Trombitán és zongorán kezdett tanulni 5 éves korában édesapjától, de hétéves korában, miután tuberkulózist kapott, már csak zongorán tanult tovább. Stílusát Art Tatum, Erroll Garner és George Shearing befolyásolta. Lelkesedése végtelen órákon át segítette abban, hogy rendkívüli technikáját kifejlessze.
1940-ben megnyert egy helyi tehetségkutató versenyt, ezután rendszeresen szerepelt a kanadai rádióban. 1944-ben a Johnny Holmes Orchestra zongoristája volt, majd saját triót alakított. 1949 szeptemberében a New York-i Carnegie Hallban mutatkozott be az Egyesült Államokban. Sok száz felvételén többek között Louis Armstrong, Billie Holiday, Count Basie, Dizzy Gillespie, Ella Fitzgerald, Zoot Sims és Stan Getz szerepelnek. Az 1963-as Affinity volt Peterson legjelentősebb sikere. 1970 óta nem állandó együttessel dolgozott, gyakran szerepelt egyedül.
Petersont káprázatos technikája, fáradhatatlan „szvingelése” tette az egyik legismertebb és azonnal felismerhető dzsesszzongoristává, hozzájárulása a jazzhez felmérhetetlen.
Díjai, elismerései
Hétszeres Grammy-díjas, 1997-ben megkapta a Grammy-életműdíjat.
Kitüntették Glenn Gould-díjjal, UNESCO-díjjal, Juno-díjjal és számos kanadai kitüntetést kapott.
