Biografia Pettersen ha iniziato a competere a competizioni di livello nazionale nel 2002 e nel 2003 ha partecipato ai Mondiali juniores. In Coppa del Mondo ha esordito il 6 marzo 2003 nello sprint a tecnica classica di Oslo (45°), ha ottenuto il primo podio il 28 ottobre 2006 nello sprint a tecnica libera di Düsseldorf (2°) e la prima vittoria il 25 marzo 2007 nella staffetta di Falun.
Pettersen è stato scelto per partecipare ai XXI Giochi olimpici invernali di , sua prima partecipazione olimpica; nella sua prima gara, lo sprint individuale, ha concluso in 6ª posizione, ultimo dei tre norvegesi protagonisti della finale a sei. Successivamente ha vinto con il compagno di squadra Petter Northug lo sprint a squadre. .
In carriera ha preso parte a un'edizione dei Campionati mondiali, Oslo 2011 (41° nello sprint); dalla stagione 2014-2015 si dedica prevalentemente alle granfondo.
Palmarès Olimpiadi 1 medaglia: 1 oro (sprint a squadre a )
Coppa del Mondo Miglior piazzamento in classifica generale: 28º nel 2007 8 podi (5 individuali, 3 a squadre): 1 vittoria (a squadre) 4 secondi posti (3 individuali, 1 a squadre) 3 terzi posti (2 individuali, 1 a squadre)
Coppa del Mondo - vittorie Data Luogo Paese Disciplina 25 marzo 2007 Falun 4x10 km(con Odd-Bjørn Hjelmeset, Frode Estil e Petter Northug) Legenda: TC = tecnica classica TL = tecnica libera
Coppa del Mondo - competizioni intermedie 1 podio di tappa: 1 terzo posto
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