Petit-fils du producteur de théâtre Sol Hurok, Peter Hyams devient journaliste à la chaîne de télévision CBS et réalise en 1966 un documentaire sur la guerre du Viêt-nam.En 1974, il met en scène son premier long métrage intitulé Les Casseurs de gangs. Mais c'est en 1979 que Peter Hyams connaît la consécration avec le drame sentimental Guerre et passion.Dans les années 80, le cinéaste se spécialise dans la science-fiction (Outland... loin de la terre en 1981, 2010 en 1984) et le thriller (La Nuit des juges en 1983, Presidio, base militaire, San Francisco en 1988). A partir de 2010, Peter Hyams, scénariste de la plupart de ses films, supervise également la photographie de ses oeuvres. Dans les années 90, il se tourne vers le cinéma d'action : il dirige ainsi Jean-Claude Van Damme dans Timecop (1994) et Mort subite (1995), et Arnold Schwarzenegger dans La Fin des temps. En 2001, Peter Hyams réalise D'Artagnan, une nouvelle version des Trois mousquetaires d'Alexandre Dumas.
