ロシア初のF1ドライバーで、26歳。父と親戚のお金でルノーのシートを買ったことを認めているが、チーム代表のエリック･ブーリエは、ペトロフ以上の額を持ち込もうとしたドライバーがいたものの、最後は腕を買ってペトロフを選んだと語った。一時は、契約金踏み倒しではないかという噂も流れたが、結果としてルノーは、ロシアの自動車メーカー"ラーダ"のスポンサーを獲得。

他の多くのドライバーと違い、キャリアのスタートがカートではない。2001年に、ラーダ･カップ･ロシアでキャリアをスタートさせ、翌2002 年は5レースすべてで優勝し、タイトルを獲得。それからはヨーロッパに舞台を移し、フォーミュラ･ルノーを2年間戦うも、振るわず、2005年はロシアに戻る。そこで参戦したフォーミュラ1600･ロシアでタイトルを獲得。2006年からはユーロ3000に参加する傍ら、GP2にもスポット参戦。 2007年から2009年をGP2で戦い、ランキング 2位に食い込んだ。

2011年もルノーに残留し、さらなるステップアップを目指す。