Petersen amorce la saison 2010 avec les Zephyrs de la Nouvelle-Orléans, le club-école Triple-A des Marlins, avant d'être rappelé par ces derniers en mai[3]. Il joue son premier match dans les majeures le à Washington. À sa première présence au bâton, comme frappeur suppléant, il réussit son premier coup sûr, aux dépens du lanceur des NationalsBrian Bruney, ouvrant la porte à une poussée de deux points des Marlins en 8emanche et à une victoire de 4-2 de son équipe[4],[5]. Ce sera cependant le seul coup sûr de Petersen en 12 parties, et il est rétrogradé aux mineures le .