Petter Northug trenuje w klubie Strindheim. Pierwotnie młody Northug chciał zostać skoczkiem narciarskim, trenował między innymi na normalnej skoczni w Trondheim, gdzie w 1997 roku odbyły się 41. Mistrzostwa Świata w Narciarstwie Klasycznym. Próbował swoich sił także w biathlonie, jednak ostatecznie zdecydował się na biegi narciarskie. Pierwszy raz na arenie międzynarodowej pojawił się 30 listopada 2002 roku w zawodach FIS Race w Gålå, gdzie zajął 63. miejsce w kwalifikacjach do sprintu stylem klasycznym. Już wkrótce uważano go za jeden z największych talentów wśród juniorów. Wkrótce osiągnął swój pierwszy sukces, 20 grudnia 2003 roku w Lillehammer zajmując trzecie miejsce w sprincie stylem dowolnym w zawodach juniorów. Nieco ponad dwa miesiące później Petter wystąpił na mistrzostwach świata juniorów w Stryn, gdzie zajął 25. miejsce w biegu na 15 km techniką dowolną, a w sprincie był szósty.