1973 fuhr Peterson neben dem amtierenden Weltmeister Emerson Fittipaldi bei Lotus. Der in diesem Jahr eingesetzte Lotus 72 galt als schnelles Fahrzeug, jedoch konnte Peterson im ersten Saisondrittel nicht davon profitieren. In den ersten fünf Rennen, davon drei aus der Pole-Position, fiel er viermal aus. Erst in Monaco holte er mit Platz drei die ersten Punkte. In Schweden erzielte er seine vierte Pole-Position, schied aber erneut aus. In Frankreich, seinem 40. Grand-Prix, gewann Peterson sein erstes Formel-1-Rennen. In Großbritannien folgte hinter Peter Revson und vor Denis Hulme und James Hunt ein zweiter Rang, nachdem er lange Zeit das Feld angeführt hatte. Bei den Rennen in den Niederlanden und Deutschland schied Peterson mit Motorschäden aus, bevor er die Rennen in Österreich und Italien gewann. In den letzten beiden Rennen in Kanada (Ausfall) und den Vereinigten Staaten startete Peterson erneut aus der Pole-Position, wobei ihm in den USA ein Start-Ziel-Sieg gelang. Im Schlussklassement unterlag er Fittipaldi mit 52 zu 55 Punkten hinter dem Weltmeister Jackie Stewart.