แมดเซนแต่งงานที่ศาลาว่าการเมืองโคเปนเฮเกนในเดือนพฤศจิกายน 2011 ภรรยาของเขาทำงานในอุตสาหกรรมภาพยนตร์และยังช่วยงานในเวิร์คช็อปของแมดเซนที่Refshaleøen ในโคเปนเฮเกนด้วย ในเดือนกุมภาพันธ์ 2018 มีรายงานว่าภรรยาของเขาได้ทิ้งเขาไปหลังจากที่เขาถูกตั้งข้อหาฆาตกรรม แมดเซนกล่าวว่าเขาใช้ชีวิตอยู่ใน "ความสัมพันธ์แบบเปิด" ภรรยาของเขาเลือกที่จะไม่เปิดเผยตัวตนและสื่อไม่ได้เปิดเผยตัวตนของเธอ ตามรายงานจากนิตยสาร Wired แมดเซนเป็นขาประจำในงานปาร์ตี้เฟติช^{[ 15 ] [ 16 ]}

เมื่อวันที่ 19 ธันวาคม 2019 แมดเซนได้แต่งงานกับ เจนนี เคอร์เพน นักเคลื่อนไหวฝ่ายค้านชาวรัสเซีย -มอริเชียส วัย 39 ปี เคอร์เพนได้รับ สถานะผู้ลี้ภัยทางการเมืองในฟินแลนด์ตั้งแต่ปี 2013 เนื่องจากถูกข่มเหงในรัสเซีย ในโพสต์บนเฟซบุ๊กเคอร์เพนกล่าวว่าเธอได้รับคำขู่ฆ่าหลังจากที่การแต่งงานของเธอถูกเปิดเผยต่อสาธารณะ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}ตามโพสต์บนเฟซบุ๊กของเจนนี เคอร์เพน ทั้งคู่หย่าร้างกันเมื่อวันที่ 7 มกราคม 2022

Madsen สร้างเรือดำน้ำสามลำ ได้แก่UC1 Freya , UC2 KrakaและUC3 Nautilusโดย Nautilusเป็นเรือดำน้ำขนาดเล็ก ที่สร้างโดยเอกชน เปิดตัวเมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม 2551 ในโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก การก่อสร้างใช้เวลาสามปี และมีค่าใช้จ่ายประมาณ200,000 ดอลลาร์สหรัฐ  (1.5 ล้านโครนเดนมาร์ก ) ^{[ 21 ]}

เมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2551 Madsen ได้ร่วมก่อตั้งCopenhagen SuborbitalsกับKristian von Bengtson สถาปนิกชาวเดนมาร์ก ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2557 เขาได้ออกจากโครงการ^{[ 22 ]} Madsen รับผิดชอบระบบปล่อยจรวด แท่นปล่อยจรวด และเครื่องยนต์จรวดบูสเตอร์^{[ 23 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2557 Madsen ได้ก่อตั้งRML Spacelab ApSโดยมีเป้าหมายคือการพัฒนาและสร้างยานอวกาศที่มีลูกเรือ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2559 RML ได้พัฒนายานปล่อยดาวเทียมขนาดนาโนโดยใช้เงินลงทุนร่วมทุน ภายใต้ชื่อRaket-Madsens Rumlaboratorium (ภาษาเดนมาร์กแปลว่า' ห้องปฏิบัติการอวกาศจรวดของแมดเซน' ) Madsen ได้เขียนบล็อกเกี่ยวกับกิจกรรมของเขาบนเว็บไซต์ของนิตยสารข่าวเดนมาร์กIngeniøren ^{[ 24 ]}

เมื่อวันที่ 11 สิงหาคม 2560 แมดเซนถูกจับกุมหลังจากการจมของเรือดำน้ำUC3 Nautilusและการหายตัวไปของคิม วอลล์นักข่าวชาวสวีเดน ซึ่งถูกพบเห็นครั้งสุดท้ายว่ายังมีชีวิตอยู่บนเรือดำน้ำ^{[ 25 ] [ 26 ]}

วันต่อมา ศาลมีคำสั่งให้เขาถูกควบคุมตัวก่อนการพิจารณาคดีเป็นเวลา 24 วันในข้อหา ฆ่าคน โดยประมาท^{[ 27 ]}ในตอนแรก Madsen อ้างว่าเขาได้ส่ง Wall ขึ้นฝั่งที่ปลายเกาะRefshaleøenในคืนก่อนที่เรือจะจม^{[ 25 ] [ 28 ]}ต่อมาเขาเปลี่ยนคำให้การ โดยกล่าวว่าเธอเสียชีวิตบนเรือจากอุบัติเหตุ และเขาได้ฝังศพเธอในทะเล^{[ 29 ]}ตามรายงานของตำรวจเดนมาร์กเรือดำน้ำถูกจมโดยเจตนาซึ่งขัดแย้งกับคำอธิบายของ Madsen เกี่ยวกับความผิดพลาดทางเทคนิค^{[ 28 ]}

ท่อนลำตัวมนุษย์ถูกคลื่นซัดขึ้นฝั่งที่อามาเกอร์เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม ซึ่งผลการตรวจดีเอ็นเอสรุปว่าเป็นของวอลล์^{[ 30 ]}หัวหน้าผู้สอบสวนเยนส์ มอลเลอร์ รายงานว่าท่อนลำตัวถูกแทงหลายครั้งเพื่อระบายก๊าซที่สะสมอยู่ภายในซึ่งอาจลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ และมีชิ้นส่วนโลหะติดอยู่กับท่อนลำตัวเพื่อให้แน่ใจว่าจะจมลงสู่ก้นทะเล^{[ 31 ]}เมื่อวันที่ 25 สิงหาคม ข้อกล่าวหาของแมดเซนถูกขยายไปถึงการจัดการศพอย่างไม่เหมาะสม^{[ 32 ]}

ระหว่างการพิจารณาคดีเมื่อวันที่ 5 กันยายน แมดเซนระบุว่าวอลล์เสียชีวิตเมื่อเขาปล่อยมือจากฝาปิดช่องทางเข้าของเรือดำน้ำซึ่งเขากำลังเปิดไว้ให้เธอ และฝาปิดนั้นกระแทกศีรษะของเธอ ทำให้กะโหลกศีรษะของเธอแตก^{[ 33 ]}เมื่อวันที่ 7 ตุลาคม 2017 นักดำน้ำ ของกองทัพเรือเดนมาร์กที่ช่วยเหลือตำรวจพบศีรษะ แขน และขาของวอลล์ พร้อมด้วยมีดและชิ้นส่วนเสื้อผ้าของเธออยู่ในถุงที่ก้นอ่าวโคเกอ โดยมีชิ้นส่วนโลหะถ่วงน้ำหนักไว้ โฆษกตำรวจรายงานว่าไม่มีรอยแตกที่กะโหลกศีรษะของวอลล์^{[ 34 ]}

การตรวจชันสูตรศพบริเวณลำตัวพบ "บาดแผลจากมีดที่อวัยวะเพศและซี่โครง" ซึ่งเชื่อว่าเกิดขึ้น "ในช่วงเวลาใกล้เคียงหรือหลังจากการเสียชีวิตของเธอไม่นาน" อัยการกล่าวว่าตำรวจพบวิดีโอในคอมพิวเตอร์ของแมดเซนที่แสดงภาพผู้หญิงถูกฆาตกรรม และพยานกล่าวว่าพวกเขาเห็นแมดเซนดูวิดีโอเกี่ยวกับการตัดหัวและการมีเพศสัมพันธ์แบบทำให้ขาดอากาศหายใจ^{[ 35 ]}เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2017 มีรายงานว่าแมดเซนเปลี่ยนคำให้การเกี่ยวกับการเสียชีวิตของวอลล์และยอมรับว่าได้หั่นศพของเธอ^{[ 36 ]}

มีรายงานว่าเขาอ้างว่าเธอเสียชีวิตจากการได้รับพิษคาร์บอนมอนอกไซด์บนเรือดำน้ำ แต่ทนายความของเขาปฏิเสธเรื่องนี้ โดยกล่าวว่าแมดเซนไม่ทราบว่าเธอเสียชีวิตอย่างไร ต่อมาตำรวจยืนยันว่าเขาไม่ได้ให้คำแถลงที่ชัดเจนเกี่ยวกับสาเหตุการเสียชีวิตของเธอ แต่กล่าวว่าเธออยู่ภายในเรือดำน้ำขณะที่เรือมีก๊าซไอเสีย^{[ 37 ]}

ในเดือนมกราคม 2018 แมดเซนถูกตั้งข้อหาฆาตกรรมการกระทำอนาจารต่อศพ (เนื่องจากการหั่นศพ ) และการทำร้ายทางเพศ (เนื่องจากการแทงบริเวณอวัยวะเพศ) อัยการกล่าวหาว่าเขาได้มัด ตี ตัด และแทงวอลล์ก่อนที่จะฆ่าเธอโดยการกรีดคอหรือบีบคอเธอ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}การพิจารณาคดีของแมดเซนเริ่มต้นในวันที่ 8 มีนาคม 2018 โดยเขาปฏิเสธข้อกล่าวหาฆาตกรรมวอลล์^{[ 41 ]}ในวันที่ 25 เมษายน 2018 แมดเซนถูกตัดสินว่ามีความผิดในทุกข้อหา และถูกตัดสิน จำ คุกตลอดชีวิต^{[ 2 ] [ 40 ] [ 42 ] [ 43 ]}การประเมินทางจิตเวชของแมดเซนอธิบายว่าเขาเป็นโรคจิตเภทแบบหลงตัวเอง ขาดความเห็นอกเห็นใจ แต่ไม่ได้เป็นโรคจิตหรือหลงผิด^{[ 44 ]}แมดเซนยื่นอุทธรณ์คำตัดสินทันที แต่ไม่ได้อุทธรณ์คำพิพากษาว่ามีความผิด^{[ 45 ] [ 46 ]}เมื่อวันที่ 26 กันยายน 2018 ศาลสูงแห่งเดนมาร์กตะวันออก ( Østre Landsret ) ได้ยืนยันคำพิพากษา^{[ 47 ]}

แมดเซนเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลในเดือนสิงหาคม 2018 หลังจากถูกนักโทษวัย 18 ปีทำร้ายร่างกายในเรือนจำสตอร์สตรอม^{[ 48 ]}แมดเซนยังมีความสัมพันธ์กับผู้คุมหญิงในเรือนจำอีกด้วย^{[ 49 ]}

เมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2020 แมดเซนหลบหนีออกจากเรือนจำ เขาถูกจับกุมในย่านที่อยู่อาศัยใกล้กับเรือนจำเฮอร์สเตดเวสเตอร์เมื่อตำรวจพบว่าเขามีวัตถุคล้ายปืนพกและสวมเข็มขัดที่อาจมีวัตถุระเบิดอยู่ เขาจึงถูกล้อมไว้จนกระทั่งผู้เชี่ยวชาญด้านระเบิดระบุว่าเป็นของล่อ^{[ 50 ]}เมื่อวันที่ 9 กุมภาพันธ์ 2021 ศาลโคเปนเฮเกนได้ตัดสินจำคุกแมดเซนเป็นเวลา 21 เดือนในข้อหาพยายามหลบหนีออกจากเรือนจำ^{[ 51 ]}โทษจำคุกเพิ่มเติมนี้ไม่ได้ถูกเพิ่มเข้าไปในโทษจำคุกตลอดชีวิต แต่อาจมีบทบาทหากมีการยื่นคำร้องขอรอลงอาญาในอนาคต^{[ 52 ]} ในปี 2024 มีการสร้างสารคดีสั้นเกี่ยวกับเรื่องการหลบหนีออกจากเรือนจำของปีเตอร์ แมดเซน