Фредрик Петтерссон выступал за молодёжную сборную Швеции на чемпионате мира 2005 года, где Швеция заняла третье место, забрав серебряные медали. Также принимал участие на молодёжных чемпионатах мира 2006 и 2007 годах. На взрослом уровне, он дебютировал на чемпионате мира 2010 года в Германии, где он завоевал бронзовую медаль со Швецией.