Petersson var med och erövrade ett brons med småkronorna i U18-VM i ishockey 2007. Samma år lyckades man även att vinna guld i Ivan Hlinkas minnesturnering. Petersson var med och spelade Junior-VM med Juniorkronorna 2009. Turneringen slutade med finalförlust mot Kanada och ett JVM-silver för Sverige. Han var även med i Juniorvärldsmästerskapet i ishockey 2010 där Sverige tog brons och Petersson vann skytteligan med åtta gjorda mål.