1962an izendatu zuten Danimarkako selekzioko entrenatzaile, Arne Sørensen ordezkatzeko. Zoritxarrez Petersenen kasuan, 1960ko zilarrezko domina irabazle gehienak selekzio nazional amateurretatik kanporatuak izan ziren kontratu profesionalak sinatu zituztelako, eta Danimarkako futbolak ez zuen jokalari amateurrik arrakasta jarraitzeko. Danimarkak laugarren postua eskuratu zuen 1964ko Europako Nazioen Kopako lau txapeldunetatik.
, Maltako futbol selekzio nazionala, Albaniako futbol selekzio nazionala eta Luxenburgoko futbol selekzio nazionala garaitu ondoren kanporaketa partiduetan. Poul Petersenek 47 partida jokatu zituen Danimarkarekin 1966ko azaroan, 17 irabazi eta 22 galdu zituen.