Petersen studerade på Kunstakademiet 1878–1885. Det arbete Petersen hade utfört på Den Nordiske Industri-, Landbrugs- og Kunstudstilling i Kjøbenhavn 1888 drog industrins uppmärksamhet till honom. Han knöts till Industriforeningen och blev arkitekt för de av denna förening arrangerade utställningarna. Han var direktör för Tivoli 1899–1940, därefter medlem av styrelsen. Han var också medlem av kommissariatet för Baltiska utställningen i Malmö 1914.