تم تعيينه مدرب للفريق الوطني الدنماركي في عام 1962 ، ليحل محل آرني سورينسن ، اللي قاد الدنمارك إلى الميداليات الفضية في دورة الألعاب الأولمبية الصيفية لعام 1960. لسوء الحظ لبيترسن ، معظم الفائزين بالميدالية الفضية في عام 1960 تم حظرهم الآن من المنتخب الوطني الهواة فقط لكونهم وقعوا عقود محترفة ، ولم يكن لكرة القدم الدنماركية لاعبين هواة لمتابعة النجاح. تمكن الدنمارك من المركز الرابع من أربعة مشاركين في كأس الأمم الأوروبية لعام 1964
، بعدما هزموا فريق كرة القدم الوطني في مالطا، وفريق كرة القدم الوطني في ألبانيا، وفريق كرة القدم الوطني في لوكسمبورغ في المباريات التأهيلية. بول بيترسن كان مسؤول عن الدنمارك لمدة 47 مباراة حتى نوفمبر 1966 ، فاز 17 وخسر 22 مباراة.