Actorul, care în 2009 a fost onorat cu o stea pe Hollywood Walk of Fame, este cunoscut pentru personajul Jim Phelps pe care l-a interpretat timp de șapte ani în serialul "Mission: Impossible" difuzat de postul american CBS între 1967 și 1973. În 1971, Graves a fost recompensat cu un Glob de Aur pentru rolul său, pe care l-a reluat între 1988 și 1990, când serialul a fost preluat de ABC.
În 1996 Peter Graves își exprima dezamăgirea cu privire la versiunea pentru marele ecran a "Mission: Impossible", cu Tom Cruise în rol principal, nemulțumit fiind de actorul ales pentru personajul pe care el l-a interpretat în serial.
Peter Graves a mai jucat în pelicula "Airplane!" (1980), în serialul "7th Heaven" și a făcut parte din echipa care a realizat în 1997 documentarul "Judy Garland: Beyond the Rainbow".
Actorul a fost recompensat pentru rolurile sale de la televiziune cu steaua de la poziția 6667 situată pe Bulevardul Walk of Fame din Hollywood.