Maailmancupissa Peterson kilpaili ensimmäisen kerran tammikuussa 2001 Deer Valleyssa, jossa hän sijoittui 19:nneksi. Peterson pääsi varamieheksi Salt Lake Cityn olympialaisiin 2002, kun hän sijoittui karsinnoissa neljänneksi. Lopulta hän pääsi kisoihin, kun Emily Cookin jalat murtuivat. Peterson sijoittui hyppyjen finaalissa yhdeksänneksi. Hän piti kesän harjoitteluvapaata, mutta palasi silti Yhdysvaltain maajoukkueeseen. Ensimmäisen palkintosijoituksensa Peterson saavutti Mont-Tremblant’ssa tammikuussa 2003, kun hän sijoittui toiseksi. Hän osallistui ensimmäisen kerran MM-kilpailuihin Deer Valleyssä 2003 ja sijoittui kuudenneksi. Peterson voitti ensimmäisen kerran maailmancupin osakilpailun Lake Placidissa tammikuussa 2005. Tammikuussa hän voitti yhteensä kolme kilpailua ja voitti lopulta maailmancupin hyppyjen kokonaiskilpailun. Rukan MM-kilpailuissa 2005 Peterson oli 12:s.