Peterson joua en NCAA à l'université d'État du Michigan (MSU), les menant au titre de champion NCAA en 2000. Il est nommé Big Ten Conference Player of the Year et sélectionné dans la First Team All-Big Ten. Il est sélectionné au 21e rang par les Raptors de Toronto en 2000, où il fut titulaire durant la majorité de ses trois premières saisons. Il est nommé dans la All-Rookie First Team en 2001.
Il est l'un des favoris des fans des Raptors. Il est réputé pour son tir à trois points, ses shoots acrobatiques et sa défense.
Le , Peterson a battu le record de matchs joués pour un joueur des Raptors, dépassant Alvin Williams avec 418 rencontres disputées.
Après la prise en main de l'équipe par Bryan Colangelo, les Raptors ne voulaient pas inclure Peterson dans leur plan de reconstruction. Le , les Hornets de La Nouvelle-Orléans proposèrent un contrat à Peterson de 4 ans et 23 millions de dollars[1].