Gösta Pettersson gewann gemeinsam mit seinen Brüdern Erik, Sture und Tomas bei den Straßen-Radweltmeisterschaften 1967 bis 1969 jeweils im Mannschaftszeitfahren; das Quartett war als die „Fåglum-Brüder“ bekannt, so benannt nach dem ersten Club, für den sie starteten. Bei den Olympischen Sommerspielen 1964 errangen drei der vier Brüder gemeinsam mit Sven Hamrin Bronze im Mannschaftszeitfahren, und Gösta Pettersson Bronze im Mannschaftszeitfahren. Bei den Spielen 1968 errangen alle vier Brüder gemeinsam Silber und bei den Bahn-Weltmeisterschaften im selben Jahr in Montevideo wurden drei von ihnen, gemeinsam mit Jupp Ripfel anstelle von Sture, Dritte in der Mannschaftsverfolgung auf der Bahn. Im Zeitraum von 1963 bis 1968 gewann er fünf nationale Titel im Mannschaftszeitfahren, das in Schweden zu dieser Zeit in Teams von drei Fahrern und über die Distanz von 50 Kilometern ausgetragen wurde. Die schwedische Meisterschaft im Einzelzeitfahren gewann er von 1962 bis 1964 und 1966, 1967 sowie 1969. Mit seinen drei Brüdern gelang es ihm 1968 als erster Vierermannschaft der Welt, eine Zeit unter zwei Stunden über die 100-Kilometerstrecke zu erreichen.