Petzäll studerte ved Göteborgs högskola og fikk doktorgraden i 1928 med en avhandling om 1600-tallets filosofi, særlig John Locke. Den fremste læreren hans var Malte Jacobsson. Emnet fra doktoravhandlingen ble senere videreutvikliet i avhandlingene (1933) og (1937). I 1928 ble han utnevnt til dosent i teoretisk filosofi ved Göteborgs högskola.