Klaus-Dieter Petersen (Hannover, 6 de noviembre de 1968) fue un jugador de balonmano alemán que jugaba como pivote, destacando en tareas defensivas.

Es el segundo jugador con más partidos internacionales disputados con la selección alemana tras Frank-Michael Wahl.

A lo largo de sus 14 temporadas en la máxima categoría del balonmano alemán jugó 470 partidos.

Una vez retirado pasó automáticamente a ser asistente de Zvonimir Serdarušić en el banquillo del THW Kiel, donde permanecería hasta enero de 2008, momento en el que se hizo cargo de la dirección deportiva del Wilhelmshavener HV.

Jugó un total de cuatro Juegos Olímpicos, siendo el jugador de balonmano alemán con más partidos en los mismos con un total de 28.