Nach dem Frieden von Tilsit wurde er am 22. Mai 1808 Kapitän von der Armee und am 20. August 1808 als Kompaniechef in das Leib-Infanterie-Regiment versetzt. Als Schill 1809 seinen Aufstand unternahm, schickte man Petersdorff, um ihn zurückzuhalten, was aber scheiterte. Als Preußen sich 1812 an der Seite Frankreichs am Krieg gegen Russland beteiligen musste, nahm Petersdorff am 9. März 1812 seinen Abschied und ging nach Russland. Als Major wurde er am 18. Februar 1813 in das Freikorps Lützow übernommen und fungierte als Führer der Infanterie. Während der Befreiungskriege kämpfte er in den Gefechten bei Gadebusch, Vallahn und Dannenberg. In der Schlacht an der Göhrde wurde Lützow verwundet und Petersdorff übernahm für einige Monate das Kommando. Bei Zarrenthin erwarb er das Eiserne Kreuz II. Klasse und den Orden des Heiligen Wladimir IV. Klasse. Im Januar 1814 wurde er nach Kassel geschickt, um dem Kurprinzen Wilhelm von Hessen-Kassel bei dem Neuaufbau seiner Armee zu helfen. Nachfolgend nahm er an der Einnahme von Luxemburg, Thionville und Metz teil. Am 9. Februar 1814 bekam er den schwedischen Schwertorden. Nach der Auflösung des Freikorps wurde er am 31. März 1815 als Kommandeur in das 25. Infanterie-Regiment versetzt und am 3. Oktober 1815 zum Oberstleutnant befördert. Beim Sturz von einem Pferd brach er sich ein Bein und aufgrund des schleppenden Heilungsverlaufes konnte Petersdorff nicht am Feldzug von 1815 teilnehmen.