Vid NHL-draften 2014 valdes Pettersson av Philadelphia Flyers i sjunde rundan, som nummer 198 totalt. Den 14 juli meddelades det att Pettersson lämnat Linköping och skrivit på ett treårskontrakt med Flyers. Säsongen 2014/15 tillbringade han med Flyers farmarklubb Lehigh Valley Phantoms i AHL. Pettersson gjorde AHL-debut den 11 oktober 2014 i en 5–2-seger mot &lt;a href="Wilkes-Barre/Scranton%20Penguins"&gt;Wilkes-Barre/Scranton Penguins&lt;/a&gt;. Den 31 januari 2015 gjorde han sitt första mål i AHL, på Matt Murray då Wilkes-Barre/Scranton Penguins besegrades med 6–2. På 51 grundseriematcher noterades Pettersson för sju poäng (två mål, fem assist). Den efterföljande säsongen inledde Pettersson med Phantoms, men blev efter ett fåtal matcher nedflyttad till Phantoms farmarklubb Reading Royals i ECHL. Han pendlade under säsongens gång mellan de två lagen, men tillbringade mest tid med Royals. På 24 AHL-matcher stod han för ett mål och två assister, medan han på 43 matcher i ECHL noterades för 20 poäng (4 mål, 16 assist). Under sin tredje säsong i Nordamerika spelade Pettersson enbart för Royals i ECHL och producerade 24 poäng på 58 matcher (4 mål, 20 assist).