В сборной он играл с 1987 по 2001 годы, проведя итого в её составе 129 игр и забив один гол. Высшим достижением в составе датской сборной для Петера стала победа на чемпионате Европы 1992 года в Швеции. Сборная Дании попала туда только потому, что прошедшая квалификацию сборная Югославии была дисквалифицирована по политическим причинам. Датчане выиграли чемпионат, обойдя в группе сильные сборные Англии и Франции и пройдя в плей-офф вместе со Швецией. В полуфинале датчане по пенальти обыграли голландцев, причём Шмейхель сумел парировать удар Марко ван Бастена, а в финале они не оставили шансов немцам. Победа принесла Петеру не только титул чемпиона Европы, но и титул лучшего вратаря в мире, который доставался ему трижды от МФФИИС. На чемпионатах мира Петер блеснул всего один раз: в 1998 году команда Дании вышла в 1/4 финала, что и по сей день считается её высшим достижением. На победном для сборной Кубке короля Фахда, предшественника Кубка Конфедераций,1995 года Петер не выступал.