Родился 30 мая 1846 г. в Санкт-Петербурге, Российская империя. Его предки были французскими протестантами-гугенотами (отсюда французская фамилия семьи), которые покинули Францию после отмены в 1685 г. Нантского эдикта, даровавшего протестантам свободу вероисповедания. Сначала они обосновались в Пруссии, затем переехали в Лифляндскую губернию – прибалтийскую провинцию Российской империи. Его отец - Густав Фаберже - был уроженцем города Пернов (Пярну, современная Эстония). Мать - Шарлотта Юнгштедт - дочь датского художника.
В начале 1840-х гг. Густав Фаберже открыл собственное ювелирное дело в Санкт-Петербурге.
Петер Карл посещал Училище св. Анны (Аннешуле, школа для детей немецких поселенцев) в Санкт-Петербурге, затем получил среднее специальное образование в сфере коммерции в Дрездене. Под руководством друга своего отца, мастера финского происхождения Петера Хискиаса Пендина, он овладел основами ювелирного дела. Также обучался ювелирному искусству в различных городах Европы - Франкфурте-на-Майне, Париже, Флоренции.
После возвращения в Россию в 1866 г. Петер Карл начал работать в мастерской своего отца, а в 1872 г. возглавил семейный бизнес. В 1882 г. к делу присоединился его младший брат – художник Агафон Фаберже.
Известность Петеру Карлу Фаберже принесло участие во Всероссийской художественно-промышленной выставке в Москве в 1882 г., где выполненные в его мастерской копии скифских золотых изделий, найденных во время раскопок в Крыму, а также женские украшения получили золотую медаль.
Успеху Фаберже содействовало внимание императорской семьи. Супруга Александра III Мария Федоровна, посетившая выставку, купила пару запонок в античном стиле, изготовленных в мастерской. В 1885 г. Александр III заказал у Фаберже в подарок для Марии Федоровны ювелирное изделие в виде пасхального яйца. Оно было изготовлено из золота, покрытого сверху слоем белой эмали, имитировавшей яичную скорлупу. Внутри яйца, в золотом желтке, находилась маленькая курочка с рубиновыми глазами. Внутри самой курочки также был спрятан сюрприз - копия императорской короны из золота и бриллиантов и рубиновая подвеска. Изделие так понравилось императрице, что Фаберже стал Поставщиком Высочайшего Двора, и его фирме было поручено изготовлять по одному пасхальному яйцу в год.
В 1890 г. Фаберже было пожаловано звание Оценщика Кабинета Его Императорского Величества, которое давало право беспрепятственного входа в императорские дворцы.
Благодаря ювелирному таланту и организаторским способностям Фаберже к началу XX в. семейная фирма стала крупнейшим ювелирным предприятием России, оснащенным самым современным техническим оборудованием. В компании трудилось свыше пятисот мастеров и художников. Основное производство и главный ювелирный магазин находились в доме Петера Карла Фаберже на Большой Морской улице в Санкт-Петербурге. Филиалы фирмы были открыты в Москве, Одессе, Киеве и Лондоне.
Петер Карл Фаберже не был единоличным автором пасхальных яиц: на него работали лучшие петербургские мастера. В основном, это были финны Август Холмстрем, Виктор Ааре, Альма Пиль, Хенрик Вигстрем, но одним из главных создателей серии был выходец из русских крестьян Михаил Перхин (1860-1903).
Ювелирные произведения Фаберже получили известность и за рубежом. В 1885 г. он был награжден золотой медалью на ювелирной выставке в Нюрнберге (Германская империя). В 1887 г., по итогам Северной художественно-промышленной выставки, он был удостоен звания Поставщика Его Величества Короля Шведского и Норвежского. В 1888 г. стал обладателем золотой медали и почетного диплома на Северной выставке в Копенгагене (Дания). На Всемирной выставке 1900 г. в Париже изделия Фаберже демонстрировались вне конкурса, а сам он был членом жюри.
В годы Первой мировой войны мастерская Фаберже выпускала изделия с военной символикой, знаки и награды для офицеров, а также некоторые запчасти для оружия.
После Октябрьской революции 1917 г. все фабрики и магазины Фаберже были национализированы. К тому времени в его мастерской было изготовлено 54 императорских пасхальных яйца и 17 яиц для частных заказчиков. Общее количество ювелирных изделий, созданных самим Фаберже и работавшими на него мастерами, превышает 150 тыс.
В 1918 г. Фаберже, опасаясь ареста, тайно покинул Петроград и перебрался сначала в Ригу, а оттуда в Германию.
В 1920 г. он серьезно заболел, после чего родственники перевезли его в Швейцарию.
Скончался 24 сентября 1920 г. в Лозанне (Швейцария). Похоронен на кладбище Гран-Жас г. Канн (Франция).
Деятельность Фаберже была отмечена наградами Российской империи, в их числе орден св. Станислава и орден св. Анны, шейная золотая медаль на Станиславской ленте "За усердие". Среди иностранных знаков отличия - орден "За гражданские заслуги" (Болгария), орден Почетного легиона (Франция).
Был женат на Августе Богдановне Фаберже (Якобс). В семье было четверо сыновей - Евгений, Агафон, Александр и Николай. Все они работали на предприятии отца.