Evenemanget, som hölls på Världsmuseet i Liverpool, sändes till tusentals skolor där eleverna samtidigt utförde enkla experiment.
Livekopplingen med den internationella rymdstationen varade i cirka 20 minuter.
Major Peake gjorde historia förra månaden när han blev den första Briton att gå i rymden.
Se fler uppdateringar om rymdsamtalet på vår livesida
Bland frågorna var: "Vad kan du se ut genom fönstren?"
Major Peake svarade: "Jag har ett fönster precis bakom mig - låt mig gå och titta." Barnen skrattade när han vände sig om och flöt bort från kameran för att titta ut genom fönstret.
Han tillade: "För tillfället befinner vi oss mitt i Atlanten och kommer upp till Afrikas kust med Saharaöknens vackra färger."
Det var en enorm flämtning av glädje när hans strålande ansikte visade sig på skärmen framför den unga publiken.
När astronauten stod framför en fackflagga, verkade han vara på gott humör och visade hur man rörde vid tårna i rymden och vände sig upp och ner i en bakåtrulle, när barnen skrattade.
Matthew Savage, 10 år, från St Anne's Fulshaw CE Primary School i Wilmslow i Cheshire frågade om han blev träffad av meteorer på den internationella rymdstationen.
Major Peake svarade: " Vi träffas av små partiklar varje dag, och de har till och med orsakat vissa skador. På rymdpromenader måste vi vara försiktiga där vi lägger händerna." Han sa att "folken på jorden" såg till att de var säkra.
Han sa att han gillade experiment med grönsaker och blommor som odlas i rymden mest. "Vi kommer att behöva den informationen för längre uppdrag på Mars", sade han. Han tyckte också om experiment på människokroppen, eftersom de kunde ha hälsofördelar på jorden.
"Klarar ditt hjärta snabbare i rymden?" frågade Riley, fem år, från Wilberfoss Primary School i York.
"Det saktar faktiskt ner och skulle krympa om du inte tränar regelbundet." svarade han. Han förklarade att det var därför astronauter var tvungna att motionera regelbundet i rymden.
Samtalet avslutades med hänförande applåder från hans unga åhörarskara.
Brittiska astronauten Tim Peake har talat med hundratals barn från hela England och Wales i en live rymdchatt.