Peter Ustinov nació el 16 de abril de 1921 en el distrito londinense de Camden en una familia con raíces rusas, alemanas y francesas. Su nombre completo al nacer era Peter Alexander von Ustinov, y fue bautizado según el rito protestante en la iglesia de la ciudad de Schwäbisch Gmünd, donde recibió el nombre de Petrus Alexandrus. El apellido de su abuelo, Platon Grigorievich Ustinov, tenía una escritura alemana: Plato Grigorjewitsch Ustinow.

El padre de Peter, el barón Iona Platonovich Ustinov, era un periodista alemán y diplomático de origen ruso. Durante la Primera Guerra Mundial, trabajó como espía británico en Alemania. El título de barón, supuestamente otorgado a Platon Grigorievich Ustinov por el emperador Guillermo I, se volvió sospechoso al inicio de la Segunda Guerra Mundial, y la familia tuvo que renunciar a él. La familia Ustinov tenía raíces en el Imperio Ruso, y el hermano de Platon, Mikhail, fue cónsul de la Rusia zarista en Hong Kong.

La madre de Peter, la artista Nadezhda Leontievna Benois, era hija del arquitecto de San Petersburgo Leonty Benois y provenía de una familia de comerciantes, los Sapochnikov, por línea materna. Los padres de Peter se conocieron y se casaron en 1920 en Petrogrado, adonde Iona llegó, según afirman los biógrafos, para averiguar el lugar de muerte de su padre a petición de su madre. Pronto abandonaron Rusia en un barco sueco, utilizando documentos falsos, y se dirigieron a Ámsterdam, y luego se trasladaron a Londres.