Фамилия Питерсен — классический пример того, как скандинавская модель именования перешла в русский обиход. По сути, это отчество, застывшее в форме фамилии. Основа — датское или норвежское имя Peter (русский аналог — Пётр). Суффикс -sen в скандинавских языках означает «сын» (как -son в английском). Таким образом, Питерсен буквально значит «сын Петра». В самой Скандинавии это одна из самых распространённых фамилий, особенно в Дании и Норвегии.

В России фамилия Питерсен — почти всегда пришлая, не исконно русская. Она могла появиться несколькими путями. Первый — обрусевшие потомки датских или норвежских купцов, ремесленников и офицеров, приглашённых на службу ещё при Петре I. Второй — потомки прибалтийских немцев, которые в массе своей также носили немецкие и скандинавские фамилии (для них характерны написания Petersen или Peterssen). Третий путь — иммигранты XX века, но их уже меньше.

В русском языке фамилия почти всегда писалась через «е» (Питерсен), хотя в оригинале встречаются варианты Petersen (с двумя «е»). Ударение, как правило, падает на первый слог: П́итерсен. В дореволюционных документах фамилию могли записывать с немецкой орфографией — Петерсен, что указывало на балтийско-немецкое происхождение носителя.

Интересная деталь: в отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые тоже образуются от имени отца, Питерсен не склоняется по падежам как прилагательное. В русском языке она ведёт себя как существительное мужского рода: «я встретил Питерсена», «книга Питерсена». Это сразу выдает её нерусское происхождение. Среди носителей фамилии в России действительно много потомков тех самых «служилых иноземцев» — военных инженеров, врачей и архитекторов, которые оседали в Петербурге и Москве начиная с XVIII века.