Peterson skrev på för Lotus inför säsongen 1973 och inledde sin karriärs mest framgångsrika period med sju segrar på två säsonger, samt nio pole position under säsongen 1973. Han blev dock inte bättre än trea och femma i VM dessa säsonger, sedan bilen ofta drabbats av tekniska fel. Efter säsongspremiären 1976 gick Peterson tillbaka till March, och ersattes av Gunnar Nilsson i Lotus. Nilsson vann Belgiens Grand Prix 1977, men hans racingkarriär fick ett tragiskt slut då han fick obotlig cancer och avled hösten 1978. Till säsongen 1978 gick Peterson tillbaka till Lotus, där han var kontrakterad som andreförare. Han vann dock ytterligare ett par tävlingar och slutade tvåa i VM bakom stallkamraten Mario Andretti. Efter att ha skrivit på ett avtal med McLaren till säsongen 1979 avled Peterson i en startkrasch på Monza, som i stort sett satte stopp för det svenska racingundret. Peterson överlevde själva kraschen, men dog på sjukhuset till följd av komplikationer efter en operation.