Su padre era ingeniero y durante el Tercer Reich ocupó un cargo directivo en una empresa que colaboró en la producción de material bélico.

[1]​ Allí Peter Stein terminó en 1956 su bachillerato en el Lessing-Gymnasium, desde donde pasó a la Universidad para estudiar Germanística e Historia del Arte, primero en Frankfurt (1956-1958) y luego en Múnich (1958-1964).

Durante estos años entró en contacto con el teatro estudiantil como actor y descubrió su pasión por la escena.

[2]​ Stein ya tenía contactos con el equipo del Theater am Goetheplatz, el teatro subvencionado más importante de Bremen en torno a Kurt Hübner y con directores como Peter Zadek y Wilfried Minks, también escenógrafo notable.

Allí Stein escenificó Early Morning (Bond) 1969), Canta gallo acorralado (O'Casey) (1969) y The Changeling (Middleton/Rowley) (1970) antes de ser despedido nuevamente.

El nuevo Schaubühne am Lehniner Platz, equipado con todos los últimos adelantos de la técnica y cuyo espacio escénico puede articularse en tres escenarios diferentes, se inauguró en 1982 con La disputa de Marivaux dirigida por Stein, que a continuación escenificó Los negros (1983) (Genet) y Las tres hermanas (1984) (Chejov).

Invitado por la Welsh National Opera escenificó Otelo (1986), Falstaff (1988), ambas de Verdi, y Pelléas et Mélisande (1991) (Debussy).

En 2000 volvió a los escenarios alemanes con un monumental Fausto (Goethe) en la versión integral de sus partes I y II.