Ο Πέτρος Μάνταλος στις 23 Ιουλίου 2013, ανακοινώθηκε πως η ομάδα του και ο ίδιος ήρθαν σε συμφωνία με την ΑΕΚ, η οποία προέβλεπε πως την περίοδο 2013-14 θα παραμείνει στην Ξάνθη. Από το καλοκαίρι του 2014 ανήκει στο δυναμικό της ΑΕΚ. Στις 19 Οκτωβρίου 2014 ο Μάνταλος συνδύασε το ντεμπούτο του με γκολ σε μία νίκη της ΑΕΚ εναντίον του Απόλλωνα Σμύρνης. Στις 17 Μαΐου 2016, βοήθησε την ομάδα του να επιστρέψει στους τίτλους, κατακτώντας ο ίδιος τον πρώτο τίτλο της καριέρας του, σκοράροντας στη νίκη της επί του Ολυμπιακού με 1-2, για τον τελικό του Κυπέλλου Ελλάδος (2015-16), στον οποίο αναδείχθηκε ο κορυφαίος της αναμέτρησης.