Peter Sattmann wurde am 26. Dezember 1947 in Zwickau geboren. Da seine Mutter Gerda Sängerin und Schauspielerin war, kam er bereits in jungen Jahren mit der Bühnenwelt in Berührung. 1957 siedelte die Familie aus der DDR in die Bundesrepublik Deutschland über und ließ sich in Friedrichshafen nieder. Das Gymnasium brach Sattmann in der elften Klasse ab, um als Gitarrist Karriere zu machen. Nach einigen mäßig erfolgreichen Jahren entdeckte er sein Talent für die Schauspielerei und absolvierte ab 1967 eine Ausbildung an der Neuen Schauspielschule München. 

Sein erstes Engagement hatte Peter Sattmann ab 1969 am Deutschen Theater Göttingen. Von 1972 bis 1979 gehörte er unter Claus Peymann dem Ensemble des Stuttgarter Staatstheaters an, wo er unter anderem in Stücken von Shakespeare und Beckett zu sehen war. Von der Fachzeitschrift Theater heute wurde er 1975 und 1977 zum "Schauspieler des Jahres" gewählt. Sein Regiedebüt gab er im April 1979 am Stuttgarter Staatstheater mit seinem eigenen Stück "Open End", über eine fingierte Fernseh-Talkshow. Im Lauf seiner Karriere verfasste er weitere Bühnenstücke. Ab der Spielzeit 1979/80 war Sattmann – erneut unter Claus Peymann – am Schauspielhaus Bochum engagiert. 1984 gab er ein Gastspiel an der Berliner Volksbühne. 

Parallel zur Bühnenarbeit war Sattmann zunehmend auch als Film- und (vor allem) Fernsehschauspieler tätig. Sein Debüt gab er 1973 mit einer Gastrolle in der Krimiserie "Sonderdezernat K1". Seine erste Kinorolle hatte er 1977 in Wolf Gremms Liebesdrama "Die Brüder". Ebenfalls unter Gremms Regie spielte er die Hauptrolle in "Tod oder Freiheit" (1977), einer freien Verfilmung von Friedrich Schillers "Die Räuber". 

Doris Dörrie besetzte ihn 1985 in ihrem Roadmovie "Im Innern des Wals" als besorgten Vater der jugendlichen Hauptfigur. An der Seite von Katja Riemann, die von 1990 bis 1998 seine Lebenspartnerin war, spielte er unter anderem in dem hochgelobten Fernsehfilm "Von Gewalt keine Rede" (1991), der Komödie "Abgeschminkt!" (1993), dem Thriller "Angst hat eine kalte Hand" (1995, TV), dem Kinohit "Bandits" (1997) und der TV-Komödie "Männer sind wie Schokolade" (1999). 

Sattmanns Hauptbetätigungsfeld war ab Ende der 1980er Jahre gleichwohl das Fernsehen. Zu seinen bekanntesten TV-Filmen gehören Franz Peter Wirths Ost-West-Komödie "Karambolage" (1989), Uwe Jansons Justizdrama "Lauras Entscheidung" (1994), die Liebeskomödie "Wie buchstabiert man Liebe?" (2001), der Familienfilm "Bleib bei mir" (2009) und die Literaturverfilmung "Die Samenhändlerin" (2011) – um nur ein paar wenige Beispiele zu nennen.

Kleinere Kinorollen hatte er noch in Sönke Wortmanns Ensemblefilm "St. Pauli Nacht" (1998), dem Kinderfilm "Löwenzahn - Das Kinoabenteuer" (2011) und der Komödie "Mann tut was Mann kann" (2012). 

Nicht zuletzt übernahm Sattmann Gastrollen in zahlreichen Serien und Reihen, darunter mehrere Episoden von Erfolgsformaten wie "Tatort", "Inga Lindström" und "Das Traumschiff". Eine wiederkehrende Rolle hatte er von 2016 bis 2019 als Professor und Klinikleiter in der Serie "Frühling".

2019 veröffentlichte er unter dem Titel "Mein Leben ist kein Drehbuch" seine Autobiografie. Wie er dem Nachrichtenmagazin Der Spiegel in einem Interview zu diesem Buch erzählte, hätte er gerne auch anspruchsvollere Charakterrollen gespielt: "Aber wenn Sie einmal in der Herzkino-Schublade sind, dann kommen Sie da nicht mehr raus."

2020 sah man ihn in der Miniserie "Lucie. Läuft doch!" als liebenswerten Opa der Titelfigur. Danach zog sich Sattmann, dessen Filmografie rund 190 Titel umfasst, aus dem Berufsleben zurück. 

Am 25. Dezember 2025 starb Peter Sattmann nach langer Krankheit in Brandenburg an der Havel. Seine Tochter Paula Romy, aus der Beziehung mit Katja Riemann, ist ebenfalls Schauspielerin und Filmemacherin.