Attrice australiana specializzatasi nel genere fantasy che si è resa celebre a livello planetario per il ruolo di Nikita nell'omonima serie televisiva.
Figlia di un militare dell'esercito inglese e di un'imprenditrice, Peta Wilson è cresciuta nella Papua Nuova Guinea, frequentando una scuola cattolica. Anoressica all'età di 17 anni, scopre la sua passione per la recitazione e cambia scuola, trasferendosi dai nonni in Australia. Prima di diventare attrice, è però una modella e gira per tutta l'Europa, decidendo di spostarsi a Los Angeles studiando recitazione con Arthur Mendoza, allievo di Stella Adler.
Il suo primo ruolo cinematografico è nel film Naked Jane (1995) di Linda Kandel, poi prende parte alla serie tv Highlander e a numerose altre. Appassionata di yoga, si sposa con il regista Damian Harris nel 1997, figlio dell'attore Richard Harris, e i due si trasferiranno a New York ed è lì che la Wilson si conquista il posto di protagonista per il serial di successo Nikita, acquistando notorietà dal pubblico e diventando un nome che è una buona carta per Hollywood.
Diventata mamma di Marlowe nel 2002, l'anno successivo rimpiazza Monica Bellucci, che non può prendere parte al film La leggenda degli uomini straordinari di Stephen Norrington. Il ruolo di Mina Harker è suo. Da una pellicola fantasy all'altra è vola sul set di Superman Returns (2006) di Bryan Singer. E presto, sarà diretta da suo marito in Gardens of the Night (2007), non male per una modella che aspirava a diventare attrice.