Pettersen vant 15 km fristil på rulleski under Blinkfestivalen i Sandnes i juli 2010, og han kom på tredjeplass på sprinten. Hans beste enkeltplassering i Verdenscupen i langrenn 2010/11 var en tredjeplass på sprinten på Beitostølen, og han endte på 20.-plass i sprintcupen og 57.-plass totalt i verdenscupen denne sesongen. I Skandinavisk Cup 2010/11 deltok han kun på Savalen, og endte på 120.-plass med 3 poeng. I Norgescupen i langrenn 2010/11 endte han på en delt 58.-plass med 60 poeng.