Han deltog med det tyske landshold ved fire olympiske lege. Ved [[Sommer-OL 1992|OL 1992]] i Barcelona blev Tyskland nummer ti, ved [[Sommer-OL 1996|OL 1996]] i Atlanta nummer syv og ved [[Sommer-OL 2000|OL 2000]] i Sydney nummer fem.<ref>{{kilde | url = http://www.olympedia.org/athletes/32105 | titel = Klaus-Dieter Petersen | udgiver = olympedia.com | hentet = {{dato|29-3-2023}} }}</ref> Bedst gik det i hans sidste OL i [[Sommer-OL 2004|2004]] i Athen, hvor det blev til tysk sølvmedalje. Her gik tyskerne videre fra en tredjeplads i indledende pulje, hvorpå de besejrede {{hhold|Spanien}} i kvartfinalen efter forlænget spilletid og straffekastkonkurrence. I semifinalen blev til til en klar sejr over det russiske hold, inden det i finalen igen blev til nederlag til kroaterne, der dermed vandt guld. Russerne fik bronze.<ref>{{kilde | url = http://www.olympedia.org/results/35038 | titel = Handball, Men | udgiver = olympedia.org | hentet = {{dato|29-3-2023}} }}</ref>
Levende_personer