Il debutto con la commedia demenziale
Dopo le prime esperienze da documentarista (è l'autore di Premiere: Inside the Summer Blockbusters nel 1989) e da regista televisivo, assieme a Judd Apatow, dello spettacolo Tom Arnold: The Naked Truth, andato in onda nel 1991 e riproposto altre volte con i seguiti del 1992 e 1993 e della serie tv The Jackie Thomas Show, Peter Segal passa al cinema. Specializzato nella direzione di prodotti comici, esordisce con la commedia Una pallottola spuntata 33 1/3 - L'insulto finale (1994), il terzo capitolo della saga demenziale con Leslie Nielsen dedicato ad un investigatore impacciato e stralunato ai confini della realtà.
Nel 1995 dirige Tommy Boy, per il quale scrittura il "blues brother" Dan Aykroyd, uno dei suoi beniamini tra gli attori di Hollywood. Lo richiama infatti l'anno dopo per Fuga dalla Casa Bianca, dove interpreta il presidente degli Stati Uniti d'America, coinvolto in un losco affare di corruzione che lo metterà a dura prova e a combattere contro le cariche precedenti, rappresentate dalla bravura di Jack Lemmon e James Garner. In questi anni Segal fonda anche una propria società di produzione, la Callahan Filmworks, e, dopo il flop de La famiglia del professore matto (interpretato quasi esclusivamente da Eddie Murphy nei panni di cinque personaggi differenti), nel 2002 scrive e dirige la serie comica Hidden Hills per la rete televisiva NBC.

L'amicizia con Adam Sandler e la forza della parodia
Ormai esperto autore di commedie di successo, si confronta con il rapporto tra psicanalista e paziente, tema tanto sfruttato da Woody Allen prima, e da molti altri cineasti americani poi, con Terapia d'urto (2002). Il film non brilla per forza della scrittura, lo script non è dei migliori ma la coppia Adam Sandler-Jack Nicholson è formidabile e riesce a tenere in piedi, senza annoiare, l'intera durata della buffa storia.
Due anni dopo richiama Sandler, ormai suo amico fidato, per la commedia sentimentale 50 volte il primo bacio, pellicola ad high budget che vede Drew Barrymore alle prese con un amore da scoprire ogni giorno (lei soffre di una malattia che le fa dimenticare gli incontri e non solo del giorno prima e lui è un playboy innamorato). Nel 2005 si lascia sedurre dal fascino del remake e propone una nuova versione di Quella sporca ultima meta e la rinomina L'altra sporca ultima meta rivisitandola in chiave comica (anche qui rivediamo Adam Sandler, supportato da Chris Rock).
Il lavoro più interessante e più completo è datato 2008 e si chiama Agente Smart - Casino totale, parodia brillante della saga di James Bond, un mix di battute folgoranti che non risparmia nessuno, sostenuto dalla poliedricità dell'attore Steve Carell. Torna nel 2013 dirigendo Sylvester Stallone e Robert De Niro ne Il grande match.