Pettersson ble verdensmester i ishockey to ganger, 1957 i Moskva og 1962 i Colorado Springs. Han deltok i tretten strake VM-turneringer 1955 til 1967. Pettersson spilte 252 landskamper for Sveriges herrelandslag i ishockey og scoret 99 mål. Han ble i 1960 tildelt Guldpucken.