Petr Čech urodził się 20 maja 1982 w Pilźnie. Jest wychowankiem Viktorii Pilzno, w której rozpoczął treningi mając 7 lat.

W latach 1999–2001 reprezentował barwy klubu Chmel Blšany, następnie był zawodnikiem Sparty Praga, z którą w sezonie 2001/2002 awansował do drugiej fazy grupowej Ligi Mistrzów. Rozegrał wtedy w barwach Sparty łącznie 12 meczów wLidze Mistrzów. W 2002 roku trafił do francuskiego Stade Rennais, ale już wtedy zainteresowane jego pozyskaniem były angielskie kluby takie jak Everton oraz Arsenal. W Ligue 1 zadebiutował 3 sierpnia w przegranym 1:0 meczu z Montpellier. W nowym zespole szybko wywalczył sobie miejsce w pierwszym składzie i przez następne dwa lata był podstawowym zawodnikiem Rennais. W sezonie 2003/2004 został wybrany najlepszym bramkarzem francuskiej ekstraklasy.

Latem 2004 roku przeszedł do Chelsea za 7 milionów funtów. W londyńskiej drużynie zadebiutował 15 sierpnia w wygranym 1:0 meczu z Manchesterem United. W nowym zespole szybko wywalczył miejsce w podstawowym składzie i stał się pierwszym bramkarzem, zastępując w tej roli Włocha Carlo Cudiciniego.

14 października 2006 w ligowym meczu z Reading został uderzony kolanem w głowę przez Stephena Hunta. Po przewiezieniu do szpitala poddano go operacji, która spowodowała ponad trzymiesięczną przerwę w występach. Od tamtego wydarzenia Čech w każdym meczu nosi specjalny kask, który zapobiega odnowieniu się urazu. Do gry powrócił nadspodziewanie szybko - 20 stycznia 2007 zagrał w przegranym 0:2 spotkaniu z Liverpoolem.

W sezonie 2007/2008 dotarł wraz z Chelsea do finału Ligi Mistrzów, w którym jego klub przegrał z Manchesterem United. Čech rozpoczął mecz w podstawowym składzie, wystąpił także w dogrywce, a w serii rzutów karnych obronił strzał Cristiano Ronaldo.

Wraz z Chelsea trzykrotnie został mistrzem Anglii (2005, 2006, 2010), trzykrotnie zdobył puchar kraju (2007, 2009, 2010), dwukrotnie wywalczył Puchar Ligi Angielskiej (2005, 2007) oraz dwa razy sięgnął po Tarczę Wspólnoty (2005, 2009 – w serii rzutów karnych finałowego spotkania z Manchesterem United obronił strzały Ryana Giggsa oraz Patricea Evry). W 2011 roku otrzymał nagrodę dla najlepszego zawodnika Chelsea. Ponadto w 2005 został wybrany do najlepszej jedenastki roku według PFA. Również w 2005 uznany przez Międzynarodową Federację Historyków i Statystyków Futbolu (IFFHS) najlepszym bramkarzem na świecie.