Erste internationale Erfahrungen sammelte Pettersson mit der schwedischen U18-Auswahl, mit der er jeweils die Silbermedaille beim Ivan Hlinka Memorial Tournament 2015 sowie bei der U18-Weltmeisterschaft 2016 gewann. Anschließend nahm er mit der U20-Nationalmannschaft an den U20-Weltmeisterschaften 2017 und 2018 teil, wobei er mit dem Team 2018 eine weitere Silbermedaille errang. Sein Debüt für die A-Nationalmannschaft seines Heimatlandes gab der Angreifer im Rahmen der Euro Hockey Tour 2017/18, bevor er wenig später auch zu deren Aufgebot bei der Weltmeisterschaft 2018 gehörte. Dort gewannen die "Tre Kronor" den Weltmeistertitel, wobei sich Pettersson jedoch in der Vorrunde den linken Daumen brach und nach fünf absolvierten Partien für den Rest des Turniers ausfiel.