Родился в 1868 году в Гамбурге. В 1886-1889 учился живописи в Школе живописи в Карлсруэ и у различных художников.
В 1891 году переезжает в Мюнхен, где становится в 1892 году одиним из основателей мюнхенского "Сецессиона".
В 1899 вступает в Колонию художников в Дармштадте, где впервые обращается к архитектуре. Беренс строит себе дом по собственному проекту, который привлекает внимание общественности.
В 1903 году он становится директором Художественного и ремесленного училища в Дармштадте и реформирует его. Также Беренс активно занимается обновлением традиционного для той эпохи ландшафтного дизайна, проектирует частные дома.
В 1907 году он открывает архитектурную мастерскую в Берлине, становится одним из основателей Веркбунда.
Тогда же Беренс, после выполнения маленького заказа для концерна AEG, приглашен в Художественный совет этой фирмы. В последующие годы он занимается там всеми видами творческой деятельности - от графического и промышленного дизайна до архитектурного проектирования, в частности, знаменитого Турбинного цеха в промышленном комплексе AEG в Берлине.
Параллельно он создает в 1910-1912 проекты неоклассических вилл. В его бюро работают Людвиг Мис ван дер Роэ, Шарль-Эдуар Жаннере-Гри (Ле Корбюзье), Вальтер Гропиус. В 1911 он проектирует здание Германского посольства в Санкт-Петербурге, свою единственную постройку в России.
В 1914 году Беренс прекращает сотрудничество с AEG. В 1920-1924 он создает проект административного здания компании Hoechst AG в духе архитектуры экспрессионизма.
Все больше внимания уделяя современным конструктивным решениям, он проектирует в 1923-1925 виллу "New Ways" в Нортгэмптоне, которую можно отнести к ранним образцам Интернационального стиля.
После прихода к власти Гитлера Беренса обвиняют в сочувствии коммунистам, что, по мнению нацистов, было отражено в его постройках. Но архитектору удается убедить власти в отстутствии связи между его творчеством и политикой. С 1934 году он активно сотрудничает с Альбертом Шпеером. В 1938 году Беренс получает крупный заказ от AEG на проект новой штаб-квартиры фирмы в Берлине.
Петер Беренс умер в 1940 году в Берлине.
Творчество Беренса важно как связующее звено между архитектурой стиля модерн через классицизирующую по форме и новаторскую по конструктивному решению промышленную архитектуру начала 20 века к модернизму.