Ole Holger Petersen gilt als Pionier in der Aufzeichnung von Einzelkanalströmen in Epithelzellen. In seiner Forschung charakterisierte er mehrere Arten von Calciumionenkanälen, die für die Flüssigkeitssekretion wichtig sind. Darüber hinaus entdeckte er hormonell ausgelöste lokale Calciumsignale und zeigte, dass sie sowohl die Flüssigkeits- als auch die Enzymausscheidung steuern. Hiermit schuf er die Grundlage für seine späteren Beiträge zur Erforschung der Pankreatitis – eine Erkrankung, bei der die von der Bauchspeicheldrüse produzierten Enzyme zur Nahrungsverdauung bereits in der Drüse selbst aktiv werden und sie zerstören. Petersen identifizierte außerdem Rezeptormechanismen innerhalb der Zellen, die für die alkoholbedingte Pankreatitis verantwortlich sind. Damit konnte er zeigen, wie Alkohol diesen Selbstzerstörungsmechanismus aktiviert und wie er blockiert werden kann.

Ole Holger Petersen studierte Medizin in Kopenhagen/Dänemark, wo er 1969 promoviert wurde und sich 1972 habilitierte. Seit 2017 ist er Professor für Physiologie und Direktor des Academia Europaea – Cardiff Knowledge Hub an der Cardiff School of Biosciences/UK. Seit 2015 ist Petersen Vize-Präsident der Academia Europaea. Im Jahr 2000 wurde er zum Fellow der Royal Society gewählt, seit 2010 ist er Mitglied der Leopoldina in der Sektion Physiologie und Pharmakologie/Toxikologie. Für seine Arbeit ist er bereits mehrfach ausgezeichnet worden. 2018 erhielt Petersen den Walter B. Cannon Memorial Award der American Physiological Society und 2020 die Goldmedaille der Academia Europaea. Er ist außerdem Chefredakteur der Open-Access-Zeitschrift „Function“der American Physiological Society, die seit 2020 erscheint.

Der Palade-Prize ist die bedeutendste Auszeichnung der International Association of Pancreatology für herausragende Leistungen in der Pankreasforschung, insbesondere für die Entschlüsselung grundlegender Mechanismen der Pankreasphysiologie oder der Pathophysiologie von Krankheiten. Er ist nach dem verstorbenen Leopoldina-Mitglied George E. Palade benannt, der 1974 gemeinsam mit Albert Claude und Christian de Duve den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt.