Apja, egy kálvinista vallású jogász 1568-ban, a spanyolok elleni németalföldi szabadságharc kitörésekor Németországba menekült, és a lázadás élére állt Orániai Vilmos herceg feleségének kölni udvarában lett tanácsos. A féltékeny Vilmos azonban azzal gyanúsította meg, hogy a hercegnő szeretője, és börtönbe vettette. Szabadulása után Siegen városába ment, 1577. június 28-án ott született fia, Peter Paul.

Az idősebb Rubens 1579-ben meghalt, özvegye ezután visszatért Antwerpenbe. Fia katolikus hitben nőtt fel, de kiváló humanista nevelést is kapott. Rubens első ismert műve, a Fiatal férfi képmása 1597-ben született, a következő évben már az antwerpeni Szent Lukács festőcéh tagja volt. 1600-ban Gonzaga mantovai herceg szolgálatába állt, aki híres művek másolásával bízta meg. Rubens beutazta Itáliát, járt Velencében és Rómában, nagy hatást gyakoroltak rá Michelangelo, Leonardo, Veronese alkotásai. Megismerte Carracci és Caravaggio barokk stílusát is, mely a természethűséget a reneszánsz mesterek heroizmusával ötvözte.

1603-ban diplomáciai útra küldték Spanyolországba, itt ismerte meg III. Fülöp király hatalmas gyűjteményét. Különösen Raffaello és Tiziano képeit tanulmányozta tüzetesen, és megfestette Lerma hercegének lovas portréját is. 1604-ben tért vissza Itáliába, ahol számos portrét festett, s elkészítette a római Santa Maria Vallicella-templom oltárképét (Madonna a szentekkel és angyalokkal).

Amikor hírét vette anyja betegségének, 1608-ban hazaindult, de késve érkezett. Hírneve megelőzte, Habsburg Albert spanyol kormányzó udvari festőjévé fogadta, így mentesült a hivatalos kötöttségek és az adó alól. Műhelyt alapított, pazar házat építtetett, és elvette feleségül a 19 éves Isabella Brantot, egybekelésüket Kettős önarcképén örökítette meg. Gazdag könyvtárat és műgyűjteményt halmozott fel, műhelyében valóságos tömegtermelés folyt, a megbízatások tömegének tett eleget. Az itt dolgozó festők és festőinasok útmutatásai alapján készítették el a képek vázlatát, ő maga csak az egységesítést és a részletek kidolgozását végezte.

A festőt 1621-től Albert özvegye diplomáciai megbízással Európa udvaraiba küldte, részt vett a hollandokkal kezdett béketárgyalásokon is. Ekkor már egész Európa festőfejedelemként ismerte és tisztelte, az uralkodók és miniszterek modellt ülve vitatták meg vele az államügyeket. 1622-ben Párizsba utazott, ahol 21 képpel díszítette a Luxembourg-palotát; ez a híres Medici-sorozat, amely Medici Mária és IV. Henrik francia király életének fontosabb jeleneteit örökítette meg.

1626-ban meghalt a felesége, fájdalmát munkába temette, és egyre több diplomáciai megbízást vállalt. I. Károly angol király kérésére közbenjárt az angol-spanyol viszály megoldása érdekében. A formalitásokra oly sokat adó spanyol uralkodó, Habsburg IV. Fülöp kezdetben fogadni sem akarta a polgári származású küldöttet, de aztán lenyűgözte Rubens művészete és kifogástalan viselkedése. Az 1630. november 15-én aláírt szerződés után mindkét országban lovaggá ütötték. Festő mivoltát ekkor sem tagadta meg: tárgyalásai során Madridban Tiziano műveit tanulmányozta, és megismerkedett IV. Fülöp udvari festőjével, Velázquezzel, Londonban pedig megfestette a Whitehall Lakomaházának mennyezetképét.

1630-ban, már túl az ötvenen, újra megnősült, elhunyt felesége 16 éves unokahúgát vette el, aki öt gyereket szült neki. A festő gyakran szerepeltette képein, több alkalommal ábrázolta Vénuszként. Festészetében egyre inkább a megtalált családi boldogság, az életöröm témája lett uralkodó. Nem vállalt több vallási témájú megbízást, inkább tájképeket festett.  Élete utolsó szakaszában sokat gyötörte a köszvény, 1640. május 30-án halt meg Antwerpenben. Ünnepélyes keretek között helyezték örök nyugalomra a Szent Jakab-templom főoltára alatti kriptában.

Rubens számára a legtágabb keret is szűknek bizonyult, maga szabta meg határait, mert erejét korlátlannak érezte. "Bevallom" - írta 1621-ben -, "hogy természetes hajlamomnál fogva inkább vagyok alkalmas arra, hogy nagyon nagy műveket hozzak létre, semmint kis kuriozitásokat." Képei a világ számos múzeumában megtalálhatók, több alkotását őrzi a Szépművészeti Múzeum. Sokáig elveszettnek hitt Az aprószentek lemészárlása című vásznáért 2002-ben 49,5 millió angol fontot adtak, klasszikus mester képéért csak 2013-ban fizettek többet (akkor egy Leonardónak tulajdonított kép kelt el drágábban).