Han var først rektor ved Høgskolen i Vestfold fra 2007, inntil denne fusjonerte med Høgskolen i Buskerud 1. januar 2014. Høgskolen i Buskerud og Vestfold fusjonerte med Høgskolen i Telemark 1. januar 2016, og Petter Aasen fortsatte som rektor for Universitetet i Sørøst-Norge fren til ut 2023 da han ble avløst av Pia Cecilie Bing-Jonsson. I perioden 1998–2007 var han direktør ved Nordisk institutt for studier av innovasjon, forskning og utdanning (NIFU).