По ходу битвы за Сталинград Петерсхаген был тяжело ранен, эвакуирован самолётом из «котла» и после трудного выздоровления признан негодным к строевой службе. Тогда же у офицера возникли сомнения в правильности курса нацистского руководства (его 92-й грайфсвальдский полк был частично уничтожен, частично пленён в итоге Сталинградской битвы). В конце 1944 года его хотели назначить в военный трибунал, но, используя свои знакомства среди медиков Грайфсвальда, Петерсхагену удалось избежать этого назначения и получить пост коменданта города с 1 января 1945 года. К этому времени территория Третьего рейха стала зоной боевых действий, а Грайфсвальд — прифронтовым городом. В это время полковник Петерсхаген фактически стал участником немецкого сопротивления — известно, что он вместе с супругой тайно распространял листовки, сброшенные с советских самолётов, где сообщалось о судьбе выживших солдат 92-го полка, родственникам военнопленных.