Von 1953 bis 1960 besuchte Petersen das Johanneum und machte hier sein Abitur. Zusammen mit Roland Emmerich gehört er zu den wenigen deutschen Regisseuren, die den Sprung nach Hollywood geschafft haben und international anerkannt sind.

Einige seiner größten Erfolge sind: "Das Boot", "Die unendliche Geschichte", "Outbreak", "Air Force One" und "Troja".

"Spiegel Online" (24. September 2002) schreibt über das Filmepos "Troja":
"Nie zuvor jedoch ist der als Kind mit Bärenmark und Lebern von Löwen und Ebern gestärkte Achilles in einem großen Hollywood-Film dargestellt worden. Petersen aber kennt ihn seit seiner Jugend: Er hat Homers Verse damals, im humanistischen Gymnasium in Hamburg, dem elitären Johanneum, "nahezu verschlungen". Neun Jahre lang hat Petersen für das Große Latinum gepaukt, dazu sechs Jahre Griechisch, das er heute noch schreiben kann. Er erinnerte sich an edle Geschöpfe wie Diomedes, Poseidon, Odysseus oder an die Liebesgeschichte von Achilles und Deidameia, Tochter des Königs Lykomedes."

Petersens jüngstes Werk ist der Katastrophenfilm "Poseidon".