Matoušek hatte seinen ersten Start für die tschechoslowakische Nationalmannschaft 1969 bei der Schottland-Rundfahrt (39. Platz). 1970 gewann er bei den UCI-Straßen-Weltmeisterschaften in Leicester im Mannschaftszeitfahren die Silbermedaille (das Team fuhr in der Besetzung Jiří Mainuš, František Řezáč, Milan Puzrla, Petr Matoušek), im Einzelrennen kam er als Achter ins Ziel. Im selben Jahr bestritt er das britische Milk-Race, erneut die Schottland-Rundfahrt, sowie die Bohemia-Rundfahrt, die er als Zweiter beendete. 1971 bestritt er erstmals die Internationale Friedensfahrt, die er insgesamt dreimal absolvierte. Sein bestes Ergebnis dabei war der siebente Platz 1974. 1972 wurde er für die Olympischen Sommerspiele in München nominiert. Dort startete er im Einzelrennen und wurde als 47. klassiert. Im Olympiajahr gewann er auch die tschechische Meisterschaft im Straßenrennen. Seine Stärke im Zeitfahren demonstrierte er auch, als er mit seinem Verein "Roter Stern Plzen" dreimal die nationale Meisterschaft im Mannschaftszeitfahren (1975–1977) gewann.