Bei den Olympischen Spielen 1964 errangen drei der Brüder die Bronzemedaille im Mannschaftszeitfahren, mit Sven Hamrin anstelle von Tomas Pettersson. Vier Jahre später, bei den Spielen in Mexiko-Stadt, errangen Erik, Sture, Gösta und Tomas Pettersson die Silbermedaille im Mannschaftszeitfahren. Wenige Wochen später wurden drei von ihnen in Montevideo mit Josef Ripfel (anstelle von Sture) Dritte in der Mannschaftsverfolgung bei der Bahn-WM. Viele Male wurden die Brüder zudem nordische sowie schwedische Meister im Mannschaftszeitfahren. Den Einzeltitel im Straßenrennen bei den nordischen Meisterschaften gewann Erik Pettersson 1963 und 1969. Im Zeitraum von 1963 bis 1968 gewann er sechs nationale Titel im Mannschaftszeitfahren, das in Schweden zu dieser Zeit in Teams von drei Fahrern und über die Distanz von 50 Kilometern ausgetragen wurde.