W &lt;a href="Puchar%20%C5%9Awiata%20w%20biegach%20narciarskich%202006/2007"&gt;sezonie 2006/2007&lt;/a&gt; wystartował w pierwszej edycji Tour de Ski, punktując w każdym z etapów. Trzykrotnie plasował się w czołowej dziesiątce, przy czym raz stanął na podium - 5 stycznia 2007 roku w Asiago był trzeci w sprincie stylem dowolnym. W klasyfikacji końcowej tych zawodów był czwarty, przegrywając walkę o trzecie miejsce ze swym rodakiem, Simenem Østensenem o niecałe 17 sekund. Dwa tygodnie po zakończeniu Tour de Ski Northug został mistrzem Norwegii w biegu na 15 km techniką dowolną. W pozostałych zawodach pucharowych trzykrotnie plasował się w pierwszej dziesiątce, w tym raz stając na podium: 10 marca w Lahti zwyciężył w sprincie stylem dowolnym. Sezon ten Petter ukończył na siódmej pozycji w klasyfikacji generalnej. Pierwszą dużą imprezą w kategorii seniorów w jego karierze były mistrzostwa świata w Sapporo w lutym 2007 roku. Wspólnie z Odd-Bjørnem Hjelmesetem, Eldarem Rønningiem i Larsem Bergerem zdobył tam złoty medal w sztafecie. Na tych samych mistrzostwach był także piąty w biegu łączonym na 30 km oraz siódmy w sprincie drużynowych stylem dowolnym.