1928. január 6-án született Kassán, édesanyja Palotai Boris írónő volt, a család 1939-ben költözött Budapestre. Bacsó 1946-ban a Színház- és Filmművészeti Főiskola színházrendezői szakán kezdte meg tanulmányait, majd Radványi Géza hatására átiratkozott a filmrendezői szakra. Radványi néhány hallgatótársával együtt bevonta a Valahol Európában című film felvételeibe, Bacsó segédrendező volt. Diplomájának megszerzése után, 1950-ben a Filmgyártó Nemzeti Vállalatnál (a későbbi Hunnia filmgyárnál) kapott dramaturg állást. Részese lett a magyar film újjászületésének, az ő forgatókönyve alapján készült Fábri Zoltán Édes Anna című filmje, közreműködött – többek között – a Liliomfi, a Simon Menyhért születése, a Mese a 12 találatról, a Katonazene, a Két félidő a pokolban című filmek létrejöttében. 

Rendezőként 1963-ban mutatkozott be a Nyáron egyszerű című lírai alkotással, amely akárcsak a Szerelmes biciklisták (1965) és a Nyár a hegyen (1967), a fiatalok életével, gondolkodásával, viselkedésével foglalkozott. Ezek a filmek mintegy előkészítették a komorabb hangvételű, a fiatalok öngyilkossági hajlamának mozgatórugóit kutató Fejlövést, amely meghozta számára a kiugrást, érdekesség, hogy a főszerepeket az énekesként ismert Kovács Kati és Charlie (Horváth Károly) játszotta.

A tanú (forrás: B. Müller Magda)

Igazi hangjára, a szatírára a hatvanas évek végén készült munkáiban talált rá. Az 1969-es A tanú, amely a koncepciós perek dermesztő világát ábrázolta tragikomikus felfogásban, tíz évig porosodott dobozában. A sokáig csak zárt vetítéseken bemutatott alkotás végül óriási sikert aratott, 1981-ben a cannes-i filmfesztiválon is levetítették, igaz nem a versenyfilmek között. Mára már kultuszfilmnek számít, a „magyar narancs”, „az élet nem habos torta”, „a nemzetközi helyzet egyre fokozódik”, a „kicsit sárga, kicsit savanyú, de a miénk” szállóigeként beépült a közbeszédbe. A film digitálisan felújított változatát tavaly mutatták be ismét a mozikban, a 2003-ban készült színpadi változatot több színház is műsorára tűzte. A szatíra folytatását Pelikán József gátőr rendszerváltás utáni kalandjaival Megint tanú címmel 1994-ben forgatta le. Legendás filmje kapcsán azt mondta: „Az a tapasztalatom, hogy egy módon lehet a diktatúrák ellen küzdeni, ha nevetségessé tesszük őket. Azt hiszem, hogy a mindenkori hatalommal való szembenállásáról szól a film. Svejk az egyik mintaképem, de hivatkozhatok Chaplinre is, aki szintén a kisember és a fasizmus szembenállását mutatja meg a Diktátor című filmjében, ami ma is aktuális.”

1973: a Harmadik nekifutás forgatásán (forrás: Fortepan)

A hetvenes években Bacsó érdeklődése időszerű politikai kérdések felé fordult, ezt jelezte a Kitörés, a Jelenidő, a Harmadik nekifutás. A szatirikus hangvétel folytatódik az 1972-es Forró vizet a kopaszra, az 1975-ös Ereszd el a szakállamat és a négy évvel későbbi Ki beszél itt szerelemről című alkotásaiban. Az ötvenes évek, a kitelepítések szatirikus ábrázolása a Te rongyos élet (1983) Udvaros Dorottya főszereplésével, a diktatúra és a személyi kultusz kegyetlen kifigurázása a Titánia, Titánia (1988) és a Sztálin menyasszonya (1990), Básti Julival a főszerepben. Az egyén és a történelem viszonyával foglalkozott a Páskándi Géza novellájából készült, a nyilas rémuralom napjaiban játszódó tragikomédia: a Hány az óra, vekker úr? A kilencvenes évek Magyarországának kaotikus állapotairól szól a Balekok és banditák, Karády Katalin életének állít emléket a Hamvadó cigarettavég (2001). A De kik azok a Lumnitzer nővérek? című vígjátékát, amelynek főszereplője két étteremkritikus, a 2006-os filmszemlén mutatták be. Utolsó filmje, a már súlyos betegen, saját forgatókönyvéből forgatott 2008-as Majdnem szűz egy intézeti lány prostitúcióból való kitöréséről szól.

Bacsó Péter 32 játékfilmje mellett több dalszöveget is írt. A legismertebb a Szerelmes biciklistákban elhangzó, Fényes Szabolcs zenéjére született Te szeress legalább! és a Keleti Márton rendezte Esős vasárnapban felcsendülő Egy esős vasárnap délután. (Érdekesség, hogy a Szerelmes biciklisták főcímzenéjét Cseh Tamás szerezte, akinek neve ekkor először tűnt fel filmen.) 

2003: a 34. filmszemlén Jancsó Miklóssal (forrás: MTI Fotó/Sándor Katalin)

Filmjeit több fesztiválon is elismerték: 1968-ban a Nyár a hegyen elnyerte a San Sebastian-i filmfesztivál Ezüst Kagyló Díját, 1972-ben a Jelenidő Ezüst Leopárd díjat nyert Locarnóban, a Forró vizet a kopaszra – az akkor még kevéssé ismert Steven Spielberg Párbaj című thrillerét maga mögé utasítva – 1973-ban a Taorminai Nemzetközi Filmfesztivál nagydíját kapta. Bacsó Péter a hatvanas évek végétől a Dialóg Stúdió helyettes vezetője, 1982-től nyugdíjba vonulásáig vezetője volt, s több mint ötven éven át oktatott.

Tevékenységét 1972-ben érdemes művész, 1983-ban kiváló művész címmel, 1985-ben Kossuth-díjjal jutalmazták, 1998 óta birtokosa a Magyar Köztársaság középkeresztjének, 2004-ben a Magyar Mozgókép Mestere lett, 2006-ban Budapest Díszpolgára elismerésben részesült, 2008-ban megkapta a Pro Renovanda Cultura Hungariae Alapítvány fődíját és a Hazám-díjat.

Fél évszázados munkásságáról 2007 novemberében jelent meg a Bacsó Filmkönyv című kötet. 2016-ban Így élt Bacsó Péter címmel írt róla életrajzi kötet Gyöngyösi Zoltán, melynek véglegesítés előtti utolsó változatát a rendező maga hagyta jóvá. 2009 januárjában a 40. Magyar Filmszemle életműdíját vehette át. A rendező néhány héttel később, március 11-én hunyt el.