Peter-Lukas Graf est né à Zurich. Il a étudié la flûte avec André Jaunet (Zurich), Marcel Moyse et Roger Cortet (Paris). Il a obtenu le premier prix de flûte et le diplôme de direction d'orchestre au Conservatoire national de Paris.
Il a étudié la direction d'orchestre à Munich pendant trois ans. Graf a remporté le premier prix du Concours international de musique de l'ARD à Munich et le prix Bablock du H. Cohen International Music Award à Londres. Ce musicien aux multiples talents a été nommé plus jeune flûtiste solo de l'Orchestre symphonique de Winterthour et de l'Orchestre du Festival de Lucerne, avec des responsabilités supplémentaires en matière de direction.
Il a ensuite travaillé à plein temps comme chef d'orchestre d'opéra et d'orchestre symphonique. À l'âge de 21 ans, l'enregistrement du Concerto pour flûte d'Ibert par Graf lui a valu une reconnaissance internationale immédiate et écrasante. Depuis lors, il a effectué des tournées de concerts dans le monde entier ainsi que de nombreux enregistrements, productions télévisées et radiophoniques, et s'est produit dans de nombreux festivals de musique internationaux. Il a été professeur à l'Académie de musique de Bâle pendant plus de 20 ans et donne encore des master classes dans le monde entier.
Graf a également écrit quatre monographies didactiques (voir Publications). Il reçoit le titre de docteur honoris causa de l'Académie de musique de Cracovie.
Il reçoit le Lifetime Achievement Award 2005 de la National Flute Association des États-Unis. Il reçoit le Premio alla Carriera Flauto d'Oro de l'association italienne FALAUT.