Wolfgang Petersen var sønn av en sjøoffiser. Han ble født i 1941 i Mecklenburg under andre verdenskrig. Foreldrene hans flyttet deretter tilbake til Emden, hvor de bodde i en shantytown i Port Arthur/Transvaal-distriktet nær havnen. I 1950 flyttet familien Petersen deretter til Hamburg-Bramfeld. Han laget sine første filmer med et 8 mm-kamera mens han fortsatt var på skolen (Johanneum).
Teater
Petersens første regiarbeid var på Junges Theater i Hamburg i forskjellige barneforestillinger. Han jobbet også som regissørassistent og skuespiller, gikk på dramaskole og begynte på e teaterstudier i Berlin og Hamburg i 1965.
I 1966 gikk han til det tyske film- og fjernsynsakademiet og laget noen få kortfilmer som et kursprosjekt (som Der Eine – der Andere und Ich nicht). Han satte også opp noen skuespill i Hamburg.
Filmkarriere
Petersen ble tidlig begeistret for filmmediet, og idealiserte det som en amerikansk kunstform. Blant hans største helter var den amerikanske western-filmskaperen John Ford samt auteurer fra den franske nybølgen som François Truffaut. Petersen startet sin karriere i teatret, men begynte etterhvert å regissere for tysk fjernsyn, og debuterte med Ich werde dich töten, Wolf i 1978. Han arbeidet aktivt med fjernsynsfilm i flere år og etablerte en stadig økende anerkjennelse. I 1974 kom spillefilmen Einer von uns beiden, en triller satt i et akademisk miljø som ble en hit.
Det store gjennombruddet kom med krigsfilmen Das Boot (Båten) i 1981, som ble nominert til Oscar og hadde stor suksess på kinoer gjennom Europa og i USA. Filmen portretterer mannskapet på en ubåt som i året 1942 sendes ut fra Tyskland for å nedkjempe Storbritannia. Filmen betraktes som nyskapende både i sin tekniske overlegenhet og som psykologisk studie. Das Boot ble lansert både i en kort, nedklippet versjon, og kom senere i en lengre «Director's Cut». De seks episodene har blitt vist en rekke ganger på norsk fjernsyn.