I 1788 dro han med støtte av Bernt Anker til København som elev av Jens Juel ved kunstakademiet. Der ble han i to år, men dro i 1790 tilbake til Norge. Det sies at Juel hadde anbefalt ham å dra utenlands, men at kjærlighet til fedrelandet trakk ham hjem til Norge. Han arbeidet videre sammen med faren, og giftet seg i 1792 i Fåberg med Siri Olsdatter Bierke. Petersen arbeidet etter hvert for familien Anker, blant annet med å kopiere malerier av gamle mestere, og bodde tidvis i Kristiania. Blant annet er det kjent at sogneprest Ancher i Ringebu i 1808 hadde flere familieportretter malt av ham.