Nascido com uma doença de acondroplasia que leva ao nanismo, Peter Dinklage faz de sua deficiência seu maior patrimônio. Depois de ter aulas de atuação em uma universidade em New Jersey, o estado em que cresceu, ele fez seu próprio nome nos cinemas quando apareceu pela primeira vez em 1995 em On Turns em Manhattan. Ele divide a conta com Steve Buscemi, Catherine Keener e Dermot Mulroney, e interpreta neste filme um ator que lamenta amargamente que só lhe sejam oferecidos papéis de desenho animado, deixando de ser outra coisa senão o "anão de plantão". Uma paródia que não está longe da realidade e que lhe permite ser conhecido pela profissão pelo seu verdadeiro talento, e não pela sua aparência. Dinklage segue então como coadjuvantes, principalmente em comédias, como A Natureza Quase Humana, o primeiro longa-metragem de Michel Gondry, ou Um Duende em Nova York, um conto de Natal dirigido por Jon Favreau, com Will Ferrell. Na televisão, ouvimos sua voz em um episódio de Seinfeld em 1995, e ele interpreta um traficante de drogas durante uma seqüência de 911 em Nova York.

Sua carreira ganhou impulso em 2003, quando causou sensação no circuito do cinema independente com o papel principal na comédia agridoce O Agente da Estação. Seu personagem está enfeitado exatamente com a mesma doença que ele e sofre com o olhar dos outros. Tanto que ele opta por abraçar sua solidão isolando-se em uma pequena estação quase abandonada, que ele tem que administrar. O infeliz não demorou muito para conhecer seus novos vizinhos, interpretados por Patricia Clarkson, Michelle Williams e Bobby Cannavale, que lhe devolvem o gosto pela vida. A imprensa é unânime tanto no filme quanto na atuação do ator. Nomeado para vários prémios, percorre festivais de prestígio. O ator então gira cada vez mais, tanto para a telinha quanto para a telona. Ele desempenhou seu próprio papel em um episódio de Entourage em 2005; e naquele mesmo ano tornou-se um dos heróis do show de ficção científica Threshold: First Contact, que foi cancelado após 13 episódios. Por uma temporada, ele interpreta o namorado de Julia (Joely Richardson) em Nip / Tuck. Depois dos filmes Penelope, As Crônicas de Nárnia: Principe Caspian e Morte no Funeral.

O ator descende de uma linhagem de nobres aristocratas alemães, os Von Dinklages. Isso talvez explique a facilidade natural com que veste a armadura de Tyrion Lannister, um dos heróis da saga Game of Thrones, de 2011. George RR Martin, o autor dos romances, confidencia em outro lugar que foi sua primeira escolha durante a fase de fundição. Este personagem rico e complexo, inteligente e dotado de um grande senso de humor adquirido ao longo dos anos após ser tratado pela família como o patinho feio, permite-lhe mostrar todo o seu talento. Ele ganhou um Emmy e um Globo de Ouro na categoria "Melhor Ator Coadjuvante em Drama" após a triunfante primeira temporada do programa. O cinema então estende seus braços a ele mais do que nunca. Ele deu voz em 2012 para o personagem do Capitão Gutt e se juntou às fileiras dos X-Men: Dias de um Futuro Esquecido.

Depois de atuações memoráveis, Dinklage recebeu trabalhos ruins como: Pixels e A Máquina de Lembranças.

Em 2018, Dinkalge voltou ao mundo da Marvel ao interpretar o anão gigante Eitri em Vingadores: Guerra Infinita. No mesmo ano, se juntou com Sasha Gervasi para o filme Meu Jantar com Hervé, atuando ao lado de Jamie Dornan. Tempo depois, fez a adaptação do musical Cyrano de Bergac no filme Cyrano, lhe rendendo uma nomeação para o Globo de Ouro de 2022, onde concorre ao prêmio de Melhor Ator em Filme de Comédia/Musical.