Kompaktowy model oznaczony liczbą 307 zastąpił w gamie marki Peugeot wcześniejsze pojazdy z rodziny 306. Debiut rynkowy wersji nadwoziowej typu hatch-back odbył się w lipcu 2001 roku. Dostępne były zarówno wersje trzydrzwiowe jak i pięciodrzwiowe. Cechą charakterystyczną tego nadwozia była duża wysokość wynosząca 1510 mm.

Początkowo oferowano tylko dwie wersje silnikowe. Czterocylindrowy silnik benzynowy miał pojemność skokową 1,6 dm3, a turbodoładowany silnik Diesla miał pojemność 2,0 dm3.

Jesienią tegoż roku gamę jednostek napędowych wzbogaciły dwa dalsze silniki benzynowe o pojemności 1,4 i 2,0 dm3. Wszystkie zespoły napędowe były montowane poprzecznie w przedniej części nadwozia. Napęd przekazywany był na koła przednie poprzez mechaniczne pięcio- lub sześciobiegowe skrzynie przekładniowe. Tylko w najmocniejszych wersjach opcjonalnie stosowano czterobiegowe "automaty". Model 307 został uhonorowany tytułem europejskiego Samochodu Roku 2002.

Początkiem 2002 roku wprowadzono do produkcji wersje z nadwoziem typu kombi. W stosunku do wersji bazowej (hatch-back) rozstaw osi został powiększony o niemal 11 cm, a długość całkowita wzrosła o 22 cm. Zmiana ta pozwoliła na zabudowę we wnętrzu trzeciego rzędu siedzeń. Oferowano dwa warianty: pod nazwą Break była wersja pięcioosobowa, natomiast pod nazwą SW wersja siedmioosobowa wyposażona w wydłużoną szybę przednią.

W tym samym czasie do gamy dołączyły dwa kolejne silniki, tym razem to były turbodiesle.

Jesienią 2003 roku na rynek trafiła atrakcyjna wersja CC, czyli czteroosobowy kabriolet wyposażony w sztywny składany dach. Długość całkowita kabrioletu w stosunku do hatch-beck'a wzrosła o 14,5 cm.

Na potrzeby rynku chińskiego i południowo-amerykńskiego uruchomiono w połowie 2004 roku wersje z trzybryłowym, czterodrzwiowym nadwoziem typu notch-back. Pojazdy te nie były sprzedawane na rynkach europejskich.

W połowie 2005 roku pojawiły się zmodernizowane wersje samochodów rodziny 307. W ramach face-liftingu istotnie zmieniła się przednia część nadwozia. Zrezygnowano z wlotu powietrza mieszczącego się tradycyjnie nad zderzakiem i zmieniono pokrywę silnika. Wlot powietrza umieszczono w nowym powiększonym zderzaku i nadano mu specyficzny "uśmiechnięty" kształt. We wnętrzu wprowadzono lepsze materiały wykończeniowe.

Rok później samochody z silnikiem Diesla o pojemności 2,0 dm3 zostały wyposażone w mokry filtr cząstek stałych (FAP).

Zakończenie produkcji samochodów rodziny 307 we Francji nastąpiło w połowie 2008 roku, natomiast w Argentynie w 2011 roku a w Chinach w 2014 roku. Ogółem wykonano wg różnych źródeł 3,5 - 3,7 mln tych pojazdów. Następcą był model oznaczony liczbą 308.