Peterson nació en Wooster. Tiempo después su familia se mudó a Dover, donde asistió a la Dover High School. Obtuvo un título de pregrado en la Ohio Northern University y una maestría en ingeniería mecánica en la Universidad Purdue, en 1986. Mientras asistía a Purdue, escribió e ilustró el cómic Loco Motives. Antes de ser contratado por Pixar, trabajó en Wavefront Technologies y Rezn8 Productions.

Su primer empleo fue como maquetista y animador en Toy Story. Fue nominado a un premio Óscar por el guion de Buscando a Nemo. Es codirector y escritor de Up, que le valió una segunda nominación. Sus actuaciones de voz incluyen los personajes de Roz en Monsters, Inc., Mr. Ray en Buscando a Nemo y los perros, Dug y Alpha en Up y Dug's Special Mission.

• Dug Days (Creador, guionista y codirector, voz de Dug)
• Monsters At Work (Guionista)
• George & A.J. (voz de Dug)
• Cars 3 (voz de Chick Hicks)
• Dug's Special Mission (voces de Dug y Alpha)
• Up (guionista, codirector, voces de Dug y Alpha)
• Ratatouille (diseño del guion gráfico)
• Los Increíbles (voces adicionales)
• Buscando a Nemo (guionista y voz de Mr. Ray, entre otras)
• Monsters, Inc. (diseño del storyboard y voz de Roz)
• Toy Story 2 (diseño del storyboard)
• A Bug's Life (diseño del storyboard)
• Geri's Game (voz de Geri)
• Toy Story (animador adicional, maquetista adicional)
• 8 Seconds (contribuyó en los montajes finales)

Premios Óscar

• Bob Peterson en Internet Movie Database (en inglés).