Peter Straub nació en Milwaukee, Wisconsin, hijo de Gordon Anthony Straub y Elvena (Nilsestuen) Straub.
Straub leyó con voracidad desde temprana edad, pero sus intereses literarios no agradaron a sus padres; su padre esperaba que de mayor se convirtiera en un atleta profesional, mientras que su madre quería que fuera ministro luterano. Asistió a la Milwaukee Country Day School con una beca y, durante su tiempo allí, comenzó a escribir.
Straub obtuvo una licenciatura con honores en inglés en la Universidad de Wisconsin-Madison en 1965 y una maestría en la Universidad de Columbia un año después. Enseñó inglés brevemente en Milwaukee Country Day, luego se mudó a Dublín, Irlanda, en 1969 para trabajar en un doctorado y comenzar a escribir profesionalmente.
Después de un éxito mixto con dos intentos de novelas literarias convencionales a mediados de la década de 1970 ("Marriages" y "Under Venus"), Straub incursionó en lo sobrenatural por primera vez con "Julia" (1975). Luego escribió "Si pudieras verme ahora" (1977), y atrajo la atención del público con su quinta novela, "Ghost Story" (1979), que fue un éxito de crítica y luego se adaptó a una película de 1981. Siguieron varias novelas de terror, con un éxito creciente, incluidas "El talismán" y "La casa negra", dos colaboraciones de fantasía y terror con el viejo amigo y coautor de Straub, Stephen King.
Además de sus muchas novelas, publicó varias obras de poesía durante su vida.
En 1966, Straub se casó con Susan Bitker. Tuvieron dos hijos; su hija, Emma Straub, también es novelista. La familia vivió en Dublín de 1969 a 1972, en Londres de 1972 a 1979 y en el área de la ciudad de Nueva York desde 1979 en adelante.
Straub murió el 4 de septiembre de 2022, a los 79 años, por complicaciones de una fractura de cadera. En el momento de su muerte, él y su esposa vivían en Brooklyn (Nueva York).