Colin Chapman signerte Peterson for Team Lotus sammen med regjerende verdensmester Emerson Fittipaldi foran 1973- sesongen. Peterson startet sesongen dårlig med mange brutte løp før han endelig ble nummer tre i Monaco GP og sanket sine første VM poeng. I neste løp, Sveriges GP på Scandinavian Raceway på Anderstorp ledet Peterson i 78 av 80 runder. Han hadde en punktering på høyre bakhjul som gradvis forverret kjøreegenskapene til sin Lotus 72. Han ble allikevel nummer to etter å ha blitt forbikjørt av Denny Hulme på nest siste runde. I neste løp vant Peterson sitt første løp sommeren 1973 i det franske GP på Paul Ricard-banen. Lotus endte opp med å vinne konstruktørmesterskapet, men de tapte førertittelen til Jackie Stewart som kjørte for Tyrrell. Colin Chapman hadde ikke med i kontrakten til Peterson eller Fittipaldi hvem som var førstefører. Peterson vant fire løp dette året og tok to andreplasser. Han ledet blant annet i Spania på Montjuich og på Zandvoort i Nederland overlegent da han måtte bryte grunnet problemer med girkassen. Han ledet også Italia GP fra start til mål og Chapman unnlot å gi beskjed til Ronnie at han skulle slippe Fittipaldi forbi slik at han kunne ta innpå Jackie Stewart i sammendraget i VM. Fittipaldi valgte etter dette å gå til McLaren i 1974 hvor han også vant VM dette året. Peterson endte på tredjeplass i VM etter Stewart og Fittipaldi med 52 poeng.