Ya en profesionales Peter O'Mahony fue seleccionado con Irlanda en un grupo de 24 jugadores para preparar la primera jornada del Torneo de las Seis Naciones 2012. contra Gales pero no llegó a debutar. O'Mahony hizo su debut con el XV del trébol contra la Azzurri el 25 de febrero de 2012, al entrar como sustituto de Sean O'Brien. Jugó su primer partido como titular el 10 de marzo de 2012 en un partido contra Escocia al lesionarse Sean O'Brien.