Peter Vaughan war Sohn des aus Österreich eingewanderten Bankangestellten Max Ohm und der Krankenschwester Eva Wright und wuchs in Staffordshire auf. Nach dem Ende seiner Schulausbildung spielte er an lokalen Theatern, bevor er seinen Wehrdienst ableistete. Während des Zweiten Weltkrieges diente Vaughan als Second lieutenant im Royal Corps of Signals in der Normandie, Belgien und Ostasien. Zum Kriegsende nahm er in Singapur an der Befreiung des Kriegsgefangenenlagers Changi teil.
Von Mitte der 1950er-Jahre bis kurz vor seinem Tod wirkte Vaughan als Charakterdarsteller an mehr als 220 Film- und Fernsehproduktionen mit. In seiner frühen Karriere stellte er besonders häufig Polizeibeamte dar, unter anderem auch in Ralph Thomas’ Die 39 Stufen (1959) und im Horrorfilm Das Dorf der Verdammten (1960). Eine erste große Rolle spielte er 1962 in der Fernsehadaption von Oliver Twist nach Charles Dickens, in welcher er den Verbrecher Bill Sikes darstellte. 1967 spielte Vaughan neben Frank Sinatra die zweite Hauptrolle in Der Mann am Draht, eine Hollywood-Karriere blieb in der Folge jedoch aus. Im darauf folgenden Jahr spielte er in der Fernsehadaption von Robert Louis StevensonsDie Schatzinsel den Piraten Long John Silver.
Seine erste Ehe mit der Schauspielerin Billie Whitelaw wurde 1966 geschieden. Vaughan war in zweiter Ehe mit der Schauspielerin Lillias Walker verheiratet. Aus dieser Ehe ging der gemeinsame Sohn David (* 1967) hervor. Peter Vaughan starb am 6. Dezember 2016 im Alter von 93 Jahren.