Petersen ble student i 1931 og studerte ved universitetet i Oslo, hvor han ble i 1934. Fra 1931 til 1932 studerte han ved i Paris, og studerte dessuten fra 1938 til 1939 ved London School of Economics og i 1940 ved universitetet i Chicago. Han var ansatt i Statistisk sentralbyrå fra 1935 til 1940, og arbeidet under 2. verdenskrig for Nortraship i New York. Etter krigen fortsatte han å arbeidet for Statistisk sentralbyrå, hvor han ble byråsjef i 1936, underdirektør i 1953 og konstituert direktør i 1954. I 1955 ble han direktør for Forretningsbankenes Konjunkturinstitutt, og i 1960 for Den norske Bankforening.