Peterson engagerades 1951 vid Stockholmsoperan, där han 1973–87 var förste regissör. Han vinnlade sig om stilmässiga iscensättningar från olika epoker, t.ex. ”Milda makter” (Blancheteatern 1958), ”Alcina” (Operan 1959), ”Falstaff” (Operan 1960), ”Il Pastor Fido” (Drottningholm 1969) och ”Bohème” (Operan 1981).