Peckinpah prétendait avoir un grand-père indien, ce qui a été démenti par les membres de sa famille et ses biographes. Enfant, il fait souvent l'école buissonnière pour chasser dans la campagne.
Engagé dans les Marines en 1943, il est envoyé en Chine dans un rôle de support. Il ne combat pas mais assiste aux actions de guerre entre la Chine et le Japon.
Son métier consiste d'abord à écrire des scénarios et à réaliser des western pour la télévision comme Police des plaines (Gunsmoke) et L'Homme à la carabine.
Au début des années 1960, il réalise des films et gagne la réputation d'enfant terrible à Hollywood. Ce qu'il montre est d'une violence extrême, et sujet à des interprétations contradictoires. C'est cependant moins le sang répandu que la valeur sociale d'une violence rédemptrice et libératrice qui choque.
Après sa longue carrière à la télévision, Sam Peckinpah tourne
Coups de feu dans la Sierra (1962), un western élégiaque qui consacre la fin des grands mythes du genre.
Il réalise ensuite
Major Dundee (1965), qui ne connait qu'un succès mitigé.
Puis il réalise
La Horde sauvage (1969), peut-être son film le plus représentatif, un western élégiaque et ultra-violent pour l'époque. Le film fait naître une controverse : l'extraordinaire violence qui y règne, magnifiée par des effets visuels parfois excessifs, fut interprétée comme l'apologie d'une sorte de « fascisme » élémentaire, alors qu'il s'agit d'un témoignage profondément tragique sur certains aspects essentiels de la nature humaine.
La démarche est la même dans
Les Chiens de paille (1971), où un jeune mathématicien américain pacifiste, incarné par
Dustin Hoffman, se voit contraint de puiser en lui un instinct de tueur dont il ignorait l'existence. En fait, c'est la liberté, beaucoup plus que la violence, qui est la préoccupation majeure de Peckinpah. Dans
Junior Bonner, le dernier bagarreur (1972) et dans Guet-apens (1972), tous deux interprétés par
Steve McQueen, elle trouve même une expression pathétique, atteignant à une poésie farouche et exaltée dans le second film.
Suivent les films
Pat Garrett et Billy le Kid (1973) et Apportez-moi la tête d'Alfredo Garcia (1974) son film le plus sombre.
Peckinpah signe également l'un des films de guerre les plus nihilistes :
Croix de fer (1977). Filmé d'une manière moderne dans un style qui oscille entre le documentaire caméra à l'épaule et le western, le film est d'une originalité sans pareille, situant l'action côté allemand sur le front soviétique.
Controversée, et mouvementée, l'oeuvre de Sam Peckinpah a symbolisé le formidable déferlement de violence baroque qui a marqué le cinéma américain des années 1960, au point de faire oublier qu'elle comportait également de bouleversants moments de tendresse et de mélancolie.
Il finit tout de même sa carrière avec l'extraordinaire
Osterman week-end (1983), drame mêlant affaires d'espionnage et manipulations politiciennes.
Peu avant sa mort, Sam Peckinpah travaillait sur un scénario de
Stephen King, sa première incursion dans le cinéma fantastique depuis sa participation en tant qu'assistant à L'Invasion des profanateurs de sépultures, de
Don Siegel. Le projet fut abandonné après son décès.
Alcoolique, c'est aussi l'abus de drogues comme la cocaïne qui l'obligea à recevoir un stimulateur cardiaque et le fit mourir.
Peckinpah influencera notamment le maître de l'horreur
John Carpenter qui rend un hommage ouvert à
La Horde sauvage dans son film Vampires sorti en 1998.