Fue miembro de las bandas Steve and the Board, Bee Gees y Humpy Bong.
Cuando aún tenía nueve años a finales de 1955, protagonizó la película Smiley (estrenada en 1956), con Ralph Richardson , pero cuando tenía doce años en 1958 se vio obligado a dejar de actuar porque su madre sintió que estaba interfiriendo con su educación.
Asistió a la Escuela Estatal de Humpybong al mismo tiempo que Barry, Robin y Maurice Gibb.
Petersen se mudó a Inglaterra en 1966, sin saber que los Bee Gees pronto harían lo mismo y lo reclutaron como su baterista permanente poco después, el primer hermano que no era Gibb en convertirse en miembro oficial de los Bee Gees.
Él y su compañero miembro de la banda Vince Melouney quien tocaría la guitarra principal y también se mudó al Reino Unido tuvo algunos problemas cuando, a fines del verano de 1967, fueron amenazados con la deportación debido a un error en la forma en que habían asegurado sus visas.
Petersen ya había grabado las canciones utilizadas en la película, que forman parte del álbum, pero no está acreditado.
Petersen se mantuvo en buenos términos con los hermanos, especialmente Robin Gibb, después de su salida inicial.