Peter Syse kom fra en lærerfamilie. Han flyttet til Nøtterøy kort tid etter sin tannlegeeksamen i 1907. Han giftet seg i 1916 med Magnhild Bjønness, datter av handelsbestyrer og kommunepolitiker Olaf Bjønness. De fikk fire barn, deriblant den senere statsminister Jan P. Syse (1930–1997).