Am 26. Juni 1884 wird Peter Petersen in Großenwiehe bei Flensburg „als Sohn eines Bauern“ geboren und wächst als ältestes von sieben Kindern auf. Dort besuchte er von 1890–1896 die einklassige Grundschule, in der alle Kinder von der ersten bis zur vierten Klasse in einem Raum saßen – was einer vierjährigen Stammgruppe gleichkam. So hat er wahrscheinlich schon damals die Vorzüge einer heterogenen Gruppe kennengelernt. Im Jahre 1896 ging er auf Betreiben des Pfarrers und des Schulleiters in das Gymnasium Flensburg, welches er mit dem Abitur abschloss. Das folgende Universitätsstudium der Philosophie, Geschichte und Theologie schloss er 1908 mit einer Promotion und 1909 mit dem Staatsexamen für das Lehramt an Gymnasien ab.

Nach dem Referendariat arbeitete er bis 1919 als Oberlehrer am humanistischen Johanneum-Gymnasium in Hamburg. Anschließend übernahm er die Schulleitung der reformpädagogisch ausgerichteten Lichtwarkschule (Hamburg). Diese Schule war auf der Grundlage der Schulreformbewegung gegründet worden, um junge Menschen auf die selbstbestimmte und verantwortliche Partizipation an der Demokratisierung des gesellschaftlichen Lebens vorzubereiten, wohl auch, um den immer stärker werdenden faschistischen Strömungen den geistigen Boden zu entziehen.

Nach seiner Habilitation (1920) und dem Ruf an die Universität Jena (1923) wurde Peter Petersen in Jena beauftragt, die universitäre Volksschullehrerbildung aufzubauen und das Verhältnis von pädagogischer Theorie und Praxis auf eine neue Grundlage zu stellen. Dazu wandelte er die vorhandene „Seminarschule“ zu einer Universitätsübungsschule um. Dort entwickelte er sein pädagogisches Konzept und er konnte Theorie und Praxis miteinander verbinden.