De formation théâtrale, Peter Stormare joue pendant une quinzaine d'années au Théâtre National de Suède et participe à cinq grandes tournées internationales dirigées par Ingmar Bergman : Hamlet, Long day's journey into night, Mademoiselle Julie, Le Roi Lear et Les Bacchantes. Sa première apparition au cinéma remonte à 1986, il joue alors dans Den Frusna leoparden, un drame de Lárus Ýmir Óskarsson. Enchaînant les petits rôles dans quelques longs métrages suédois comme Freud quitte la maison (1991) de Susanne Bier, il s'installe aux Etats-Unis en 1992.Ayant préalablement incarné un spécialiste en neurologie dans L'Eveil (1990) de Penny Marshall, Peter Stormare donne la réplique à Jeremy Irons et Juliette Binoche dans le drame Fatale (1992) de Louis Malle. C'est en 1996 qu'il accède véritablement à la consécration grâce à sa prestation de Gaear Grimsrud, le complice psychopathe de Steve Buscemi, dans Fargo des frères Joel et Ethan Coen. Il tourne à nouveau sous leur direction en 1997 dans The Big Lebowski.Son physique imposant et sa mine patibulaire lui permettent d'incarner des personnages inquiétants comme un mystérieux homme de main dans Code Mercury (1998) de Harold Becker, un trafiquant de snuff movies dans 8mm huit millimètres (1999) de Joel Schumacher ou encore un ami peu recommandable dans Bruiser (2000) de George A. Romero.Peter Stormare figure également aux génériques de grosses productions américaines comme Le Monde perdu (1997) de Steven Spielberg, Armageddon (1998) de Michael Bay ou encore Windtalkers (2002) de John Woo. Parallèlement à sa carrière hollywoodienne, il continue à jouer sous la direction de cinéastes européens comme l'Allemand Wim Wenders (The Million Dollar Hotel, 1999), le Danois Lars von Trier (Dancer in the dark, 2000) et le Suédois Lasse Hallström (Le Chocolat, 2001).
