Início da vida
Peterson começou a participar de competições de mergulho em 1957 com a Dick Smith's Swim Gym, mas saiu em 1960 para se mudar com seus pais para Seattle, Washington. Ela se juntou à Gold Creek Swim Gym depois de chegar a Washington. Antes da participação de Peterson nas Olimpíadas, ela ganhou o campeonato de mergulho feminino de 3 metros da Junior National Amateur Athletic Union no Arizona em 1962, com uma pontuação de 394,60 pontos.
Carreira
Peterson recebeu a medalha de bronze nos Jogos Pan-Americanos de 1967 no campeonato de saltos ornamentais femininos na plataforma de 10 metros, perdendo para a americana Lesley Bush, medalhista de ouro, e para a canadense Beverly Boys, medalhista de prata. Bush recebeu uma pontuação de 541,0 pontos, Boys recebeu uma pontuação de 515,45 pontos e Peterson recebeu 491,50 pontos.
Peterson ganhou duas medalhas de ouro no mergulho no Campeonato Nacional Intercolegial de 1967, no mesmo ano em que participou dos Jogos Pan-Americanos de 1967.
Em 1968, Peterson frequentou a Universidade Estadual do Arizona, onde estudou educação física. Durante esse período, ela conquistou uma vaga na equipe olímpica de saltos ornamentais dos Estados Unidos ao competir na prova feminina de plataforma de 10 metros nas seletivas olímpicas. O jornal The Arizona Republic noticiou, no dia seguinte à vitória de Peterson, que "a marca da performance da Srta. Peterson na noite passada foi a consistência". Ela liderava a competição antes da final com 169,86 pontos, adicionando posteriormente 46,74 pontos, 50,82 pontos e 51,75 pontos em seus três últimos saltos. Antes dessa conquista, Peterson não praticava saltos ornamentais havia seis anos. Ela foi a primeira atleta, durante os três dias de seletivas olímpicas, a conquistar o primeiro lugar tanto nas eliminatórias quanto na final. Lesley Bush, que havia ficado em oitavo lugar na mesma prova nos Jogos Olímpicos de Tóquio em 1964, terminou em segundo lugar.
Durante os Jogos Olímpicos de Verão de 1968 na Cidade do México, ela ganhou uma medalha de bronze na plataforma de 10 metros feminina. O salto de Peterson foi a primeira filmagem da cobertura dos Jogos Olímpicos de Verão de 1968 a ser transmitida pela ABC no leste dos Estados Unidos.
