Z motokár se skromný blonďák přesunul k Formuli 3. Jezdil za tehdy naprosto neznámý tým Tecno a v roce 1969 získal další evropský titul. V roce 1970 získal místo v nově vznikajícím týmu March a jezdil s jejich 701. V F1 na nic nečekal a hned v příští sezoně si připsal čtyři druhá místa, která mu zajistila stříbro i v celkovém pořadí za Jackie Stewartem. Ještě lépe se mu ten rok dařilo v F2, kde se po čtyřech výhrách s Marchem 712M-Ford stal evropským šampionem. Rok 1972 se týmu nepovedl a vše, co Peterson s nespolehlivým autem zvládl, bylo třetí místo na Nürburgringu.
V další sezoně dal Ronnie Marchi sbohem a přesunul se k Lotusu, kde dělal dvojku mistrovi světa Emersonu Fittipaldimu. Svou první výhru v F1 si připsal za volantem 72D ve Francii a dokázal přidat ještě další tři vítězství: v Rakousku, Itálii a USA, které mu zajistily třetí místo v celkovém pořadí. Příští rok Lotus přišel s novou 76, ale auto bylo tak špatné, že se vrátil ke stárnoucímu 72D. Peterson s ním triumfoval v Monaku, Francii a Itálii a na konci sezony mu patřila pátá pozice. Lotus nakonec používal model 72D po určitých úpravách až do roku 1976.
Sezona 1975 nebyla vůbec dobrá a Ronnie ani týmový kolega Jacky Ickx si nepřipsali ani jedno umístění na pódiu. Na začátku roku 1976 přišel konečně Lotus s novým modelem-77 (později 72E). Peterson s ním okamžitě vyhrál v Monaku, kde navíc přidal rekord kola a zvítězil ještě ve Francii a v Německu.
Ronnie ale nebyl s autem spokojený a chtěl se posunout dál. Podepsal tedy smlouvu se Shadows, ale Colin Chapman na něj naléhal, aby zůstal, s příslibem urychlení vývoje aut Lotusu. Peterson tedy do prvního závodu v Brazílii vyrazil se 77, ale auto ho nepřesvědčilo. Přesunul se nakonec zpět k Marchi, s jehož 761 vyhrál v Monze. V roce 1977 Ronnie jezdil za Tyrell, ale s jejich šestikolovým P34B dojel nejlépe třetí v Belgii.
Další Švédovy kroky vedly zpět k Lotusu, kde pro něj konečně bylo připraveno skvělé auto, legendární 79. Jedničkou týmu byl Mario Andretti a tým měl dělat vše pro to, aby titul získal on a Peterson na něj neměl útočit. Peterson se držel týmové strategie a v podstatě jezdil přilepený za Andrettim. Ronnie vyhrál v Jižní Africe a Rakousku, kde Andretti nedojel.
Ronnie udělal velký dojem na McLaren a ten mu pro příští sezonu nabídl pozici jedničky týmu. V barvách McLarenu však Ronnie nikdy nezávodil. 10. záři 1978 měl Ronnie v Monze problémy již při tréninku, kde poškodil svůj Lotus 79 a do závodu vyrazil se starší 78, kterou tým vozil s sebou. Závod byl odstartován, i když se některá auta po zahřívacím kole stále rovnala na startovní rošt. To znamenalo, že z aut ve středu pole se v podstatě vytvořila jedna hromada. Při příjezdu k Variante Goodyear ťuknul Arrow Riccarda Patreseho do McLarenu Jamese Hunta, který poté narazil do Petersonova Lotusu, který se roztočil do bariéry na pravé straně trati. Vittorio Brambilla se snažil se svým Surteesem vyhnout, ale trefil Petersonův Lotus, který začal hořet. James Hunt ho vytáhl z auta a Ronnie byl převezen do nemocnice, kde však následující den zemřel. Peterson sahal po titulu a během sezony stihl nasbírat dokonce tolik bodů, že mu na konci patřilo druhé místo za Andrettim.
