Ved siden av sine ordinære oppgaver var Petrén aktiv innen ulike nasjonale og internasjonale organisasjoner, blant annet som medlem av Den internasjonale domstolen i Haag og sakkyndig for FNs generalforsamling. Fra 1954 var han med i Europarådets kommisjon for menneskerettigheter. Mellom 1971 og 1976 var han Sveriges dommer i Den europeiske menneskerettsdomstol.