W reprezentacji Norwegii Pettersen zadebiutował 5 listopada 1967 w przegranym 2:5 meczu eliminacji Mistrzostw Europy 1968 ze Szwecją. 2 sierpnia 1973 w wygranym 4:0 pojedynku eliminacji Mistrzostw Świata 1974 z Islandią strzelił swojego jedynego gola w kadrze. W latach 1967-1973 w drużynie narodowej rozegrał 33 spotkania.