Sa mère, une écossaise, était infirmière. Son père, un preneur aux livres de courses. Parce que son père devait se déplacer là où les courses se tenaient, les O'Toole devaient déménager souvent. La guerre les oblige à évacuer Leeds.
À la petite école, les soeurs terrorisent le jeune O'Toole en tentant de faire du gaucher naturel un droitier. Il travaille comme apprenti journaliste et photographe avant de faire son service militaire dans la marine et de se lancer dans les cours de théâtre pour ses 20 ans. Il est dans la même classe qu'Albert Finney, Alan Bates et Brian Bedford qui auront tous de prodigieuses carrières eux aussi dans le futur.
O'Toole, avec ses fins traits et ses yeux bleu azur, est vite reconnu comme un acteur shakespearien. Il travaille donc beaucoup au théâtre du Bristol Old Vic et avec l'English Stage Company. O'Toole épouse l'actrice Sian Phillips.
O'Toole est lancé partout dans le monde. Noël Coward dira à la blague qu'O'Toole était si beau dans le film qu'on aurait pu appeler le film Florence of Arabia.
O'Toole joue Hamlet pour Laurence Olivier l'année suivante au théâtre. En 1964, il jouera le rôle du roi Henri II dans Becket où il sera aussi nominé pour un oscar (il sera nominé sans gagner 8 fois dans sa carrière, un record).
Il joue le rôle titre de Lord Jim en 1965 avant de tourner dans la très désordonnée, mais très populaire, comédie What's New Pussycat? signée Woody Allen en 1966. Dans How To Steal a Million, il incarne un voleur qui loge au Ritz Hotel de Paris, ce qu'O'Toole fera pour vrai, y loger pas voler, plus tard dans sa vie.
Les acteurs Richard Burton, Richard Harris, Kenneth Griffith, Oliver Reed et Peter Finch deviennent tous de proches amis grâce à leur passion du rugby et grâce à leur propension à boire avec excès. O'Toole continue de faire du théâtre à Londres et à Dublin. Par amitié pour Woody Allen, il tourne dans Casino Royale, une seule scène, au bar avec son ami Burton. Typical.
Les années 70 sont très alcoolisées pour O'Toole et sa santé est précaire. Il doit se faire faire une chirurgie au pancréas et une autre à l'estomac en 1976 qui lui coûtent pratiquement la vie. Il devient aussi dépendant à l'insuline ce qui provoque une forme de diabète chez lui. En 1978 on découvre aussi un problème sanguin qui lui font effleurer à nouveau la mort. Son mariage avec Sian Phillips prend fin en 1979, année de la parution du controversé Caligula.
Il tient le rôle d'un évadé de prison qui se cache sur un plateau de tournage sous l'identité d'un cascadeur dans The Stunt Man en 1980 (6ème nomination). My Favorite Year le présente en 1982 dans le rôle d'un acteur vieillissant, rôle inspiré de l'acteur Errol Flynn.
Il fréquente le mannequin Karen Brown avec laquelle il a un fils en 1983.
Les rôles sont moins marquants dans les années 80 et 90. Il a un second rôle dans le multi-oscarisé Last Emperor de Bertolucci en 1987, joue au théâtre et à la télévision où il se mérite un EMMY en 1999 pour la sérieJoan of Arc (réalisée par le Québécois Christian Duguay).
En 2003, les oscars veulent lui décerner une statuette pour l'ensemble de son oeuvre, ce qu'il refuse d'abord se disant toujours "actif" et voulant le gagner pas se le faire donner ainsi. Ses enfants (il en a deux, de son premier mariage aussi) le raisonnent et il va le chercher quand même.
L'Académie le remet en nomination une dernière fois en 2006 pour le film Venus.
Il se retire du show businnes en juillet 2012.
Il laisse entrer la mort dans sa vie à l'âge vénérable de 81 ans, dimanche dernier.
Cheers, irish sham!