Matthias Petsche schuf unter anderem die Musik für die Lola-Gewinner "Was am Ende zählt" (2009, Regie: Julia von Heinz) und "Pianomania" (2011, Regie: Lilian Franck und Robert Cibis), für Franka Potentes Regie-Debüt "Der die Tollkirsche ausgräbt" (2006) und für Matthias Luthardts "pingpong", der 2006 in Cannes den von der Vereinigung französischer Autoren und Komponisten vergebenen SACD Award gewann. Der Spielfilm "Die Vermissten" (Regie: Jan Speckenbach) mit der Filmmusik von Matthias Petsche feierte auf der Berlinale 2012 seine Premiere. Petsche komponierte außerdem die Musik für den Kinofilm "Festung" (2011, Regie: Kirsi Marie Liimatainen), für "Something Necessary" (2013) und "Veve" (2014) aus der von Tom Tykwer und Marie Steinmann initiierten Reihe Fine Day Films sowie für den anlässlich des 70. Geburtstags von Rosa von Praunheim produzierten Film "Rosakinder".