Twierdzi też, że to zrobił, ponieważ podczas prób do przedstawienia w Chicago jego dialog zawsze wychodził jak Graham; farbował włosy, aby mógł spojrzeć w lustro i zobaczyć inną osobęInside Manhunter: Interviews with stars William Petersen, Joan Allen, Brian Cox and Tom Noonan. W miniserialu ABC The Kennedys of Massachusetts (1990) wcielił się w postać Josepha P. „Joego” Kennedy’ego Sr.
W 1996 zadebiutował na Broadwayu w Tennessee Williamsa Noc iguany (The Night of Iguana). Grał też w filmie Strach (1996) wraz z Reese Witherspoon. Występował w wielu regionalnych produkcjach teatralnych, takich jak The Time of Your Life jako Joe, Glengarry Glen Ross (1984) jako James Lingk, Fool for Love (1984) jako Eddie czy Speed-the-Plough Davida Mameta (1987) jako Bobby Gould.
Życie prywatne W latach 1974-1981 był żonaty z Joanne Brady, z którą ma córkę Maite Nereę (co znaczy Moja Umiłowana; ur. 1975 w Mondragón). 14 czerwca 2003 poślubił Ginę Cirone. 5 lipca 2011 Petersen i Cirone (przez surogatkę) powitali bliźniaków, syna i córkę.