Peterson-Berger er kanskje mest kjent for en rekke avholdte pianostykker i nasjonalromantisk stil (samlingen «Frösöblomster», med de ofte spilte «Vid Frösö kyrka» og «Sommarsång»). Han var framfor alt påvirket av Edvard Grieg og Richard Wagner. Han komponerte fem symfonier, blant annet «Sunnanfärd» (nr 2) og «Same Ätnam» (nr 3). Peterson-Bergers fiolinkonsert er sett på som det beste av orkesterverkene hans. Det har ofte vært sagt at han hadde sine mangler på dette området, men på den andre siden var han original og ukonvesjonell. Han var også operakomponist, mest kjent for (1903) og (1910), «den svenske nasjonaloperaen». Den sistnevnte blir ennå i dag framfør som taledrama med musikkinslag på Arnljotlägden nær Peterson-Bergers hjem på Frösön i Jämtland. En kortere periode jobbet han som operaregissør. Han tonesatte mange dikt av nordiske forfattere, blant annet Erik Axel Karlfeldt (f.eks. ). Peterson-Berger var også en skarp og omstridt musikkritiker i i årene 1896–1930.