Grazie alla determinazione della madre nell'incoraggiarne il talento, Peggy Ann Garner debuttò sulle scene quando era ancora bambina, facendo la sua prima apparizione cinematografica nel film Little Miss Thoroughbred (1938) e proseguendo la carriera con altri ruoli di fanciulla, come quello della giovane Jane Eyre in La porta proibita (1943) e di Nora in Le chiavi del paradiso (1944).
Nel 1945, a tredici anni, vinse un premio Oscar giovanile per il ruolo di Francie Nolan nel dramma Un albero cresce a Brooklyn di Elia Kazan, ambientato in un popolare quartiere di New York e incentrato sulle difficoltà di una donna vedova con due figli e un terzo in arrivo. Malgrado la notevole performance, la Garner ebbe difficoltà ad affrontare la transizione della propria carriera verso l'età adulta.
Dopo quest'ultima apparizione, l'attrice abbandonò temporaneamente cinema e televisione e fece alcune apparizioni sulle scene teatrali, oltre a lavorare per qualche tempo come agente immobiliare. Fu pertanto una sorpresa il suo ritorno al cinema, nel ruolo di Candice Rutledge, nella commedia Un matrimonio (1978) di Robert Altman, regista che l'aveva già diretta nel 1961 in un episodio della serie televisiva western Bonanza, nel quale la Garner aveva interpretato il ruolo di una ragazza corteggiata da Hoss Cartwright (Dan Blocker).
Dopo un'ultima apparizione nel film per la Tv This Year's Blonde (1980), la Garner si ritirò definitivamente dalle scene.
La Garner si sposò una prima volta nel 1951 con il cantante Richard Hayes, dal quale divorziò nel 1953. Il secondo matrimonio fu con l'attore Albert Salmi, che sposò nel 1956, e da cui divorziò nel 1963. L'ultimo matrimonio con Kenyon Foster Brown durò dal 1964 al 1968.
L'attrice morì per un cancro al pancreas nel 1984, a 52 anni. Sei anni più tardi il suo secondo marito Albert Salmi morì suicida dopo aver ucciso la sua seconda moglie. L'unica figlia della Garner e dell'attore, Catherine Ann Salmi, nata nel 1957, morì nel 1995 per un attacco cardiaco.