Biografia Petersen ha studiato fotografia con Christer Strömholm dal 1966 al 1967.
Per tre anni dal 1967 al 1969 ha documentato gli abituali frequentatori notturni (tra cui prostitute, travestiti, alcolizzati, amanti e tossicodipendenti) del Café Lehmitz, un bar di Amburgo, in Germania. Nel 1978 le fotografie sono state pubblicate da un libro edito dalla tedesca Schirmer/Mosel. Café Lehmitz è da allora considerato un libro seminale nella storia della fotografia europea. Una delle fotografie del libro è stata anche utilizzata da Tom Waits come copertina per l'album Rain Dogs.
Libri fotografici (incompleto) Gröna Lund. Stoccolma: Fyra Förläggare, 1973. Testo di Arnaud Cottebrune. Villejuif, France: Aman Iman, 2009. . Edizione di 300 copie. Villejuif, France: Aman Iman, 2013. . Pyramyd Editions, 2013. Versione francese. Café Lehmitz. Monaco: Schirmer/Mosel, 1978. Edizione francese 1979. Stoccolma: ETC Förlags AB, 1982. . Testo di Roger Andersson. Fängelse. ETC; Stoccolma: Norstedts Förlag, 1984. . Testo di Leif G. W. Persson. Rågång till Kärleken. Stoccolma: Norstedts Förlag, 1991. . Testo di Göran Odbratt. Ingen har sett allt . 1995. Du Mich Auch. Stoccolma: Journal, 2002. Close/Distance. 2002. Roma, a diary. Roma: Zoneattive, 2005. Sète # 08. Francia: Images En Manœuvres Editions - CétàVOIR, 2008. French kiss Stockport, Cheshire: Dewi Lewis Publishing, 2008. Dear Diary. 2009. From Back Home. Stoccolma: Max Ström, 2009. . Con JH Engström. A cura di Greger Ulf Nilson. City Diary. 2009. Rome, a diary 2012. Roma: Punctum, 2012. Edizione di 40 copie. Soho. Londra: Mack e The Photographers Gallery (co-edizione), 2012. . Veins. Con Jacob Aue Sobol. Stockport, Cheshire: Dewi Lewis, 2013. . Rome. Collezione di fotografie da tre differenti visite a Roma 1984, 2005 e 2012. A cura di Marco Delogu in collaborazione con Flavio Scollo Rome. Copertina morbida. Köln: Walther König; Rome: Punctum, 2014. . Rome. Copertina rigida: Walther König; Rome: Punctum, 2014. Edizione di 150 copie con stampa autografa.
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