Peter Hamm wird 1937 in München geboren und wächst bei seinen Großeltern in Weingarten (Oberschwaben) auf, da seine Mutter früh verstorben und sein Vater im Krieg ist. Mit 16 Jahren beginnt er eine Lehre zum Buchhändler, die er jedoch nicht abschließt. Ab 1957 ist Peter Hamm für zwei Jahre Mitarbeiter des Neske Verlags. 1959 übernimmt er kurzzeitig die Leitung der Pressestelle der Hochschule für Gestaltung in Ulm. Ein Jahr später ist er dann in München, später wieder in Ulm als freier Autor tätig.

Hamm ist bis 1990 Mitglied der Schriftstellervereinigung PEN-Zentrum Deutschland und des Schriftstellerverbandes. Seit 1991 ist er Mitglied der Deutschen Akademie für Sprache und Dichtung, von 1996 bis 2011 sogar Vizepräsident. Außerdem gehört er der Bayerischen Akademie der Schönen Künste an. Hamm ist als Jurymitglied der SWF-Bestenliste, des Peter-Huchel-, Petrarca-, Georg-Büchner- und Hermann-Lenz-Preises tätig.

Seine schriftstellerische Tätigkeit umfasst Lyrik, Essays, literaturkritische Arbeiten sowie Filmdrehbücher. Darüber hinaus produziert er Fernseh-Dokumentarfilme.

In den Jahren 1952/53 macht Hamm mit ersten öffentlichen Lesungen als Lyriker auf sich aufmerksam. Seine Gedichte erscheinen in Zeitschriften wie Akzente oder Sinn und Form, außerdem im Feuilleton der FAZ sowie in verschiedenen Anthologien. Sein erster eigenständiger Gedichtband 7 Gedichte wird 1958 veröffentlicht. Nach einer Weile, in der er sich vor allem seinem politischen Denken widmet, indem er Flugblätter und Pamphlete schreibt, wendet er sich erneut der Poesie zu. Sein zweiter Gedichtband erscheint 1982 u.d.T. Der Balken.

Im Rahmen seiner literaturkritischen Arbeiten veröffentlicht Peter Hamm zu seinem 70. Geburtstag (2007) Betrachtungen über Dichter, Essayisten und Autoren, welche ihm besonders am Herzen liegen; darunter beispielsweise Fernando Pessoa, Robert Walser oder Peter Handke.

Seit den 1960er-Jahren wirkt Hamm auch als Drehbuchautor und Regisseur von Fernseh-Dokumentarfilmen, die teilweise von Musikern und Schriftstellern handeln. Er verfasst die Drehbücher zu den beiden Kinofilmen Die Moral der Ruth Halbfass (1972) und Übernachtung in Tirol (1973) von Volker Schlöndorff. 2002 präsentiert er außerdem das Film-Portrait Der schwermütige Spieler über den Schriftsteller Peter Handke, mit dem ihm eine enge Freundschaft verbindet. Die Vorlage zu dem Film liefert die erst 2006 veröffentlichte Buchform, welche auf Gesprächen basiert.

Mit dem Förderpreis zum Lessing-Preis der Stadt Hamburg erhält der Autor seine erste Auszeichnung 1962. Neben seinen literarischen Werken wird auch sein Film Die verbotene Schönheit geehrt, 1978 mit dem NRW-Fernsehpreis und dem Adolf-Grimme-Preis. 1989 wird Hamm der Kulturpreis der Städte Ravensburg und Weingarten verliehen.

Am 22. Juli 2019 stirbt Peter Hamm in Tutzing.