生于加拿大曼尼托巴省温尼伯市。本科毕业于曼尼托巴大学，1962年在美国普林斯顿大学获得博士学位，随后留校工作，1972年晋升教授。1977～1978年、1990～1991年和1998～1999年曾在普林斯顿高等研究院理学院访学。2002年转为荣休教授。

自1964年开始物理宇宙学研究，探讨宇宙起源问题。该领域当时被公认为是“死胡同”，但皮布尔斯却坚持探索。1964年，他在导师R.狄克指导下对宇宙大爆炸留下的微波背景辐射进行计算，得出约为10K。尽管早在1948年G.伽莫夫、R.阿尔法和R.赫曼就已经进行了同样的计算，但皮布尔斯的计算正好与A.彭齐亚斯和R.W.威尔逊对微波背景辐射的发现同时，及时确认和解释做出了直接贡献。除此之外，他对原始核合成、暗物质、宇宙结构形成等领域的研究都做出了重要的理论贡献。自1970年以来，他被广泛认为是世界领先的理论宇宙学家。他在1987年提出了原初等曲率重子模型（primordial isocurvature baryon model）；他还因奥斯特里克-皮布尔斯判据（Ostriker-Peebles criterion）而闻名，该判据与银河系形成的稳定性相关。他的工作“为宇宙学中几乎所有的现代研究奠定了基础，包括理论和观测，将一个高度猜测性的领域变成了一门精密的科学”。2019年，皮布尔斯因在物理宇宙学中的理论发现同M.麦耶、D.奎洛兹同获诺贝尔物理学奖。

先后当选美国物理学会会士（1964）、皇家学会会员（1982）、美国哲学学会会士（2004）和美国天文学会遗产级会员（2020），还曾获英国皇家天文学会爱丁顿奖（1981）、美国天文学会和物理研究院海涅曼天体物理学奖（1982）、美国天文学会罗素讲席（1993）、太平洋天文学会布鲁斯奖章（1995）、瑞典斯德哥尔摩大学克莱因纪念讲席（1997）、英国皇家天文学会金质奖章（1998）、耶鲁大学格鲁伯宇宙学奖（2000）、以色列技术研究所哈维奖（2001）、香港邵氏基金会邵逸夫天文学奖（2004）、瑞典皇家科学院克拉福德奖（2005）、澳大利亚新南威尔士大学和澳大利亚物理研究所狄拉克奖章（2013）、加拿大曼尼托巴省荣誉勋章（2017）。