Начал играть в теннис в возрасте 4-5 лет в теннисной школе своего отца. Первые заметные результаты в профессиональном теннисе пришлись на 2007 год. Филип выиграл первый Челленджер в Ренне, вышел во 2-й круг Открытого чемпионата США по теннису и дебютировал в составе сборной Германии в розыгрыше Кубка Дэвиса.
В 2008 году впервые выиграл турнир ATP в Вене.
В 2010 году выиграл титул на Турнире Большого Шлема в мужском парном разряде на Уимблдонском турнире. В паре с австрийцем Юргеном Мельцером Филипп Петцшнер в финале обыграл Роберта Линдстедта из Швеции и Хорию Текэу из Румынии со счётом 6-1, 7-5, 7-5.