V roce 2007 byl zvolen největším talentem slovenské cyklistiky, v roce 2008 byl juniorským mistrem světa. Od roku 2010 jezdil za italskou stáj Liquigas-Cannondale, před sezonou 2015 přestoupil do týmu Tinkoff-Saxo, od roku 2017 závodí v barvách stáje Bora.
Na začátku angažmá v profipelotonu v roce 2010 vyhrál dvě etapy závodu Paris-Nice, na kvalitně obsazené Tour de Romandie měl dokonce chvíli žlutý trikot pro vedoucího závodníka, čímž se stal historicky prvním Slovákem, kterému se něco podobného na sérii Pro Tour povedlo. V roce 2016 jel na Tour de France tři etapy ve žlutém dresu pro vedoucího závodníka celkového pořadí.
V roce 2017 byl Sagan vyloučen po čtvrté etapě z Tour de France poté, co byl označen za viníka pádu Marka Cavendishe v závěrečném spurtérském souboji. Proti vyloučení se odvolal ke sportovní arbitráži, spor však skončil smírem, když se obě strany shodly, že šlo o nešťastnou a neúmyslnou nehodu.
Peter Sagan je nejmladší ze čtyř sourozenců, jeho bratr Juraj je též profesionální cyklista. Peter si vysloužil přezdívku Terminátor a Rambo, v roce 2012 se mu po úspěchu na Tour de France říkalo také Tourminátor.
