Keiner der Sätze ist richtig. Ein Blick in diese Tabelle zeigt, dass das korrekte Possesivpronomen seines lautet (Er, Genitiv).
Üblicherweise† würde man dann sagen:
Er hat in der Bäckerei seines Vaters gearbeitet
Oder mit der von-Konstruktion
Er hat in der Bäckerei von seinem Vater gearbeitet
Wobei der erste Satz stylistisch schöner ist (meine Meinung).
Um die Verwirrung zu nehmen, hier noch eine Analyse des Satzes:
Peter1 hat [in der Bäckerei]2 gearbeitet
1Subjekt (Nominativ)
2adverbiale Ortsangabe (Dativ)
Er1 hat [in der Bäckerei]2 [seines Vaters]3 gearbeitet
1Subjekt (Nominativ)
2adverbiale Ortsangabe (Dativ)
3Genitivobjekt (Nominativ: sein Vater)
†Wie phibsgabler in den Kommentaren korrekt bemerkt, ist es auch korrekt "Er hat in seines Vaters Bäckerei gearbeitet.", allerdings klingt dies ziemlich altmodisch und wird im Alltag eher nicht so ausgedrückt. Die Umordnung des Satzes ist allerdings nicht möglich mit der von-Konstruktion: Er hat in von seinem Vater der Bäckerei gearbeitet. Auch wenn man solche oder so ähnliche Konstruktionen zunehmend zu hören bekommt.