Peter Götz van Eick, geboren am 16. Juli 1913 in Steinwehr, beginnt nach dem Abitur gegen den Willen seiner Eltern (die für den Sohn eine Offizierslaufbahn vorsahen) ein Musik- und Tanzstudium in München. Nach dem vorzeitigen Abbruch des Studiums im Jahr 1931 bereist er zahlreiche Länder in aller Welt und landet nach Jahren der Wanderschaft schließlich in New York City, wo er sich als Barpianist seinen Lebensunterhalt verdient. Hier lernt er auch den Komponisten Aaron Copeland kennen, mit dem er Stücke für Revues und Kabarettprogramme schreibt. Zwischenzeitlich arbeitet er als Produktionsassistent bei Irving Berlin und als Regieassistent am Mercury Theater, das damals von Orson Welles geleitet wird.

Durch einen Job als Trucker kommt Peter van Eyck Anfang der 1940er Jahre nach Los Angeles, wo eine Begegnung mit Billy Wilder seine Schauspielkarriere in Gang setzt: Wilder sieht in dem gut aussehenden van Eyck Starpotenzial und verhilft ihm zu ersten, kleinen Rollen. Allerdings wird der hoch gewachsene, blonde van Eyck in Hollywood gänzlich auf den Part des Nazi-Deutschen festgelegt – so etwa in der Steinbeck-Verfilmung "Der Mond ist untergegangen", Billy Wilders "Fünf Gräber nach Kairo" oder Douglas Sirks "Hitler"s Madman" (alle 1943).

Da van Eyck 1943 die amerikanische Staatsbürgerschaft annimmt, wird er zur US-Armee eingezogen. Nach dem Ende des 2. Weltkriegs kommt ihm sowohl seine Herkunft, als auch seine Schauspielerfahrung zugute: Man schickt ihn als Kontrolloffizier nach Deutschland, wo er bis 1948 als Leiter der Filmsektion tätig ist. In dieser Funktion knüpft er automatisch Kontakte mit deutschen Filmschaffenden – und spielt 1949 seine erste Rolle in einem deutschen Film in Rudolf Jugerts "Hallo, Fräulein!". War van Eyck in den USA stets der "Deutsche", wird er in Deutschland ironischerweise zunächst als "Amerikaner" besetzt. So spielt er sowohl in "Hallo, Fräulein!", als auch in Helmut Käutners "Königskinder" (1950) US-Bürger.

Durch seine charismatische Erscheinung und seine außerordentliche Leinwandpräsenz avanciert van Eyck in den kommenden Jahren zu einem der deutschen Schauspieler. Der internationale Durchbruch gelingt ihm 1953 mit seiner Rolle in Henri Georges Clouzots Klassiker "Lohn der Angst" an der Seite von Yves Montand. Fortan ist van Eyck neben deutschen auch in zahlreichen französischem, britischen und amerikanischen Produktionen in Haupt- und tragenden Nebenrollen zu sehen. Bis Mitte der sechziger Jahre spielt er in rund 60 Kinofilmen, darunter Klassiker wie Orson Welles" "Mr.Arkadin" (1955), "Das Mädchen Rosemarie" (1958), "Liebling der Götter" (1960) oder Fritz Langs "Die 1000 Augen des Dr. Mabuse" (1960, gefolgt von zwei Fortsetzungen unter anderer Regie). Seine Paraderolle ist dabei der galante, zugleich aber undurchschaubare Mann von Welt.

Ab Mitte der sechziger Jahre sieht man Peter van Eyck fast nur noch in ausländischen, vorwiegend amerikanischen Filmen – ein Umstand, der von Biografen häufig mit den mangelnden Perspektiven im schwächelnden deutschen Unterhaltungskino jener Jahre erklärt wird. Allerdings wirkt van Eyck ab diesem Zeitpunkt kaum noch in nennenswerten Produktionen mit. Martin Ritts Thriller "Der Spion, der aus der Kälte kam" (USA, 1965) mit Richard Burton und Oskar Werner sowie Edward Dmytryks Western "Shalako" (USA, 1968) mit Sean Connery und Brigitte Bardot sind seine wichtigsten Arbeiten dieses späten Karriereabschnitts.

Peter van Eyck, zweimal verheiratet und Vater zweier Töchter, mit Wohnsitzen in der Schweiz und den USA, stirbt am 15. Juli 1969 in einer Klinik bei Zürich an den Folgen einer Blutinfektion.