Pettersen var Høyres gruppeleder i Moss bystyre 2003–2011. I 2007 tapte han kampen om ordførervervet mot den sittende Paul-Erik Krogsvold fra Arbeiderpartiet, fordi en representant fra Pensjonistpartiet brøt med de borgerlige partiene og sikret Krogsvold flertall. Pettersen var leder av Østfold Høyre fra 2008 til 2016. Han ble valgt til ordfører i Moss i 2011, etter at Høyre fikk 37,3 prosent av stemmene, en fremgang på 15,8 prosentpoeng.