Peterson debuttò nel 1970 al volante della March, ma nella sua prima stagione non ottenne risultati. Rimasto nella scuderia britannica anche nei due anni successivi, giunse secondo nel 1971, grazie ad una serie di podi. Più dura fu la stagione 1972, nella quale Peterson non andò oltre un terzo posto al Gran Premio di Germania e un nono in classifica piloti. Nel 1973 si trasferì alla Lotus, dove conquistò 9 pole position e quattro Gran Premi, spesso risultando più veloce del suo compagno di squadra, il campione del mondo in carica Emerson Fittipaldi.