Międzynarodową sławę przyniósł Petersenowi “Okręt” (Das Boot) z 1981 roku, opowiadający o losie załogi jednego z wielu U-Bootów pływających po Atlantyku podczas II wojny światowej. Następnie zaczął produkować filmy w Hollywood, gdzie zrealizował m.in. “Niekończącą się opowieść”, “Okruchy wspomnień” czy “Na linii ognia”.
