De Waele begann seine Karriere 1981 bei der damaligen Gendarmerie. Dort arbeitete er unter anderem in der Mordabteilung und leitete die Ermittlungen zur Entführung von Anthony De Clerck.
De Waele war der breiten Öffentlichkeit als Leiter der Pädophilie-Zelle der Brüsseler Bundeskriminalpolizei bekannt. Diese Zelle wurde kurz vor dem Ausbruch des Dutroux-Falls im Jahr 1996 eingerichtet. Darin gab er unter anderem praktische Präventionstipps für Eltern.
Nach den Anschlägen in Paris im November 2015 rief De Waele die Medien und Twitter-Nutzer auf, nicht über die Orte zu kommunizieren, an denen während einer Polizeiaktion in Brüssel Hausdurchsuchungen stattfanden. Infolgedessen begannen Twitter-Nutzer massenhaft Bilder von Katzen zu posten. Die Polizei bedankte sich einen Tag später mit einem auffälligen Tweet.
De Waele wurde 2013 Sprecherin von Catherine De Bolle, als sie zur Generalkommissarin der Bundespolizei ernannt wurde. 2018 wurde Catherine De Bolle Chefin von Europol in Den Haag. Peter De Waele zog mit und wurde De Bolles Kommunikationsberater bei Europol.