Matthias Petersen wurde in Hamburg geboren, wo er auch den größten Teil seiner musikalischen Ausbildung erhielt. Neben dem Klavierstudium bei Prof. Hartmann, das er mit
Auszeichnung beendete, studierte er die Fächer Orgel und Dirigieren. 1976 bis 1978 gehörte
er der Meisterklasse von Rudolf Buchbinder in Basel an, die er mit dem Solistendiplom abschloss.
Matthias Petersen war Teilnehmer der 23. Bundesauswahl „Konzerte junger Künstler“ mit über 40 Konzertverpflichtungen in der Saison 1979/80. Daran schloss sich eine ausgedehnte
Konzerttätigkeit als Solist, Liedbegleiter und Kammermusiker an, die ihn neben zahlreichen inländischen Engagements in die Schweiz, nach Dänemark, Spanien, Südamerika und Japan führte. Neben solistischem Wirken mit führenden Sinfonieorchestern (u. a. mit dem Staatsorchester Hamburg und dem Basler Sinfonieorchester) arbeitete er für die Rundfunkanstalten des NDR und des WDR sowie für den Deutschlandfunk. Matthias Petersen lehrt seit 1983 als Dozent an der Musikhochschule Detmold.