Han var medlem av Oppegård kommunestyre 1968–1983, medlem av formannskapet 1972–1981 og ordfører 1976–1981. Han kombinerte ordførervervet med stillingen i NORAD. Fra 1976 var han medlem av Høyres sentralstyre. Før dette var han formann i Akershus Unge Høyre i 1969 og formann i Unge Høyre 1971–1973. Petersen ledet organisasjonen gjennom den jevne folkeavstemningen om norsk medlemskap i EF i 1972.