Bronsstöten kom i den fjärde omgången. Petersson fick i väg kulan som landade på 20,86 meter.
Därmed blev han förste svensk att lyckas med bedriften att ta en mästerskapsmedalj utomhus i kulstötning.
Slutet blev dramatiskt för svensken, som fick se konkurrenterna försöka stöta längre än honom.
Ingen lyckades och Petersson kunde fira sin bronsmedalj. När bronset var klart kom hans längsta stöt i tävlingen (20,97).
– Det är imponerade att kunna samla ihop sig i det läget, när han tar sin allra första stora utomhusmästerskapsmedalj, att faktiskt förbättra sig och göra dagens bästa stöt, säger Stefan Holm i Radiosporten.
Efteråt klädde han sig i den svenska flaggan. Medaljen är Sveriges första under mästerskapet.
Guldet gick till italienaren Leonardo Fabbri, 29 (22,31). Hans landsman Zane Weir, 30, tog silvret (21,12).
Texten uppdateras!