In 2005 haalde Schep zijn eerste mondiale medaille: samen met Jens Mouris, Levi Heimans en Niki Terpstra won hij zilver op de ploegenachtervolging bij het Wereldkampioenschap in Los Angeles. Op 13 april 2006 werd hij in Bordeaux op het WK baanwielrennen 2006, als eerste Nederlandse wielrenner in de geschiedenis, Wereldkampioen puntenkoers. In 2011 wordt Peter samen met Theo Bos derde en haalt dus weer een bronzen medaille, nu op het onderdeel koppelkoers op het WK baanwielrennen 2011 in Apeldoorn.