Вольфганг Петерсен родился в Германии, в Эмдене. Режиссер начал карьеру в 19 лет ассистентом режиссера в Гамбургском Театре Эрнста Дойча. В 20 лет сделал первую театральную постановку. После обучения в Берлинской Академии кино и телевидения поставил получивший приз, сериал из шести частей "Сцены преступления" (Scenes of the Crime) для германского телевидения.
В 1973 году, обратившись к художественным фильмам, выиграл Германский Национальный приз кино как лучший режиссер за фильм "Один из нас двоих" (Einer von uns beiden).
Петерсен впервые привлек международное внимание фильмом "Последствие" (Consequence), 1977, в котором искренне и деликатно рассматривает мужскую гомосексуальность. Затем он завоевал всемирное восхищение картиной "Лодка" (Das Boot), тщательно выполненной драматической одиссеей германской подводной лодки во время Второй мировой войны. Он был номинирован на "Оскара" и за режиссуру, и за сценарий. Затем, резко сменив стиль, он снял "Бесконечную историю" (1984), очаровательную детскую фантазию, свой первый фильм на английском языке. После этого последовали голливудские постановки.
Сняв несколько скромных, но успешных лент, он зарекомендовал себя в Голливуде триллером с Клинтом Иствудом "На линии огня". Среди других его режиссерских работ заметны: фантастическая лента - "Враг мой" (1985), боевик - "Самолет президента" (1997) с Харрисоном Фордом.
Позже Петерсен переснял культовый «Ботинок», выпустил блокбастеры «Идеальный шторм» (2000) и «Троя» (2004). После успешного проката первого фильма его компания Radiant Productions подписала контракт с Warner Bros.
Уже вместе с концерном в 2006 году Петерсен выпустил картину «Посейдон» по роману Пола Галлико. Тогда же режиссер принял предложение по участию в постановке «Игры Эндера», но ушел из проекта.
В течение десяти лет он не снимал фильмы, однако в 2016 году выступил режиссером комедии «Четверо против банка» — первой работы на немецком языке после «Подводной лодки».
Вольфганг Петерсен умер 12 августа 2022г. в резиденции в районе Брентвуд, который находится в западной части Лос-Анджелеса, от рака поджелудочной железы на руках у жены Марии-Антуанетты Боргель.
