Następnie zdobył tytuł magistra administracji publicznej i, w 1987, doktorat w stosunkach międzynarodowych w Woodrow Wilson School of Public and International Affairs będącej częścią Uniwersytetu Princeton (jego rozprawa doktorska nosiła tytuł Amerykańskie siły zbrojne i lekcja [wyniesiona z] Wietnamu. Studium wpływu militarnego i użycie siły w erze powietnamskiej), po czym pracował jako wykładowca (ang. assistant professor) stosunków międzynarodowych w West Point. Odbył też stypendium w Edmund A. Walsh School of Foreign Service na Uniwersytecie Georgetown w latach 1994–1995, chociaż przed jego upłynięciem został powołany do służby na Haiti.
Od końca 2005 do lutego 2007 Petraeus służył jako dowódca Fort Leavenworth w stanie Kansas i znajdującego się tam U.S. Army Combined Arms Center. Jako dowódca CAC Petraeus był odpowiedzialny za nadzór nad Command and General Staff College i siedemnastoma innymi szkołami, ośrodkami i programami treningowymi, jak i za rozwój instrukcji US Army, trenowanie jej oficerów i nadzór nad ośrodkiem zajmującym się zbieraniem i wprowadzaniem w życie zebranych doświadczeń.