Carl Petersen er en frontfigur for den funktionelle tradition i dansk arkitektur – men trods hans store betydning for både datidens og nutidens arkitekter findes der kun få eksempler på hans bygningskunst. Faaborg Museum på Fyn står som hans absolutte mesterstykke.

Det enestående i Carl Petersens arbejde som arkitekt var hans arbejde med alle aspekter af en bygning. Han hyrede den unge møbelarkitekt Kaare Klint til at designe museets inventar, og det resulterede bl.a. i Klints meget kendte stol Faaborg-stolen. Museets grafiske linje blev lagt med Knud W. Engelhardts design af bomærke, navnetræk og værkskilte. Carl Petersen var også i aktiv dialog med kunstnerkredsen Fynbomalerne, for Petersens museum skulle danne ramme om ophængningen af netop fynboernes værker.