历任复旦大学分校党委宣传部干事，上海大学文学院秘书学系助教、政治指导员、讲师、科研秘书，上海大学文学院秘书学系副主任、《秘书》杂志编辑部主任，上海大学文学院党委办公室主任、文学院党委副书记，上海大学团委书记，上海市青浦县副县长，青浦区副区长，青浦区委常委、副区长等职；

2006.04—2007.01，上海市奉贤区委副书记、代区长；

2007.01—2008.04，上海市奉贤区委副书记、区长；

2008.04—2013.04，崇明县委书记；

2013.04—2015.08，上海市委副秘书长；

2015.08—2017.07，上海市委副秘书长、市纪委副书记；

2017.07—，上海市人民政府副市长。

2015年8月，上海市委副秘书长、市纪委副书记彭沉雷到徐汇区调研。上述消息显示，彭沉雷已任上海市纪委副书记。

2017年7月28日上午，上海市第十四届人大常委会第三十九次会议决定任命彭沉雷上海市人民政府副市长[1]。