En 2002, après 4 ans passés en Islande, il demande la nationalité islandaise afin de participer à des championnats européens et mondiaux. À noter qu'il n'a pas d'origine islandaise, son nom étant probablement d'origine suédoise. Il est depuis un élément de base de l'équipe nationale islandaise. Aux côtés d'Olafur Stefansson et de Guðjón Valur Sigurðsson notamment, il a mené haut les couleurs de ce petit pays de 300.000 habitants avec une médaille d'argent aux Jeux olympiques 2008 et une médaille de bronze au championnat d'Europe 2010. En 2010, Petersson a été élu meilleur joueur islandais de l'année. Après une élimination en quart de finale des Jeux olympiques 2012 à Londres, il doit renoncer à participer au championnat du monde 2013 en Espagne à cause d'une blessure à l'épaule.