Legtöbb kollégájával ellentétben Petrov nem valamelyik gokartbajnokságban pallérozódott, hanem az igen nívós orosz Lada-kupában. A versenyzőnek nem is volt más lehetősége, az oroszországi Viborg közelében ugyanis teljesen ismeretlen fogalom volt a gokartozás. Teljes nevén Vitalij Alekszandrovics Petrov 19 éves korában kezdte formulaautós karrierjét, és ő az első orosz, aki eljutott az F1-ig.

Petrov későn érő típus. A GP2 2006-os idényében még együtt versenyzett többek között Timo Glockkal, Nelsinho Piquet-vel és Lewis Hamiltonnal is, ám mire ő eljutott az F1-ig, az utóbbi már rég elhódította a világbajnoki címet. Utolsó, 2009-es idényét mindazonáltal már ő is ezüstérmesként zárta a GP2-ben.

Első F1-es idénye finoman szólva sem úgy sikerült, ahogy szerette volna, az idény döntő részében Robert Kubica mellett momentumai sem akadtak. A legotrombább kritikákat mégis az egyik legjobban sikerült versenye, az abu-dzabi futam után kapta. Az évadzárón zseniálisan tartotta maga mögött a vb-címért küzdő Fernando Alonsót, akinek a rajongói hetekkel az eset után is gyalázkodó üzenetekkel bombázták az oroszt.

2010-ben a renault-s szerződést még kizárólag apja pénzének köszönhette, ám az idény során annyi jelentős orosz szponzort csalogatott az istállóhoz, hogy a gárda a pilóta szerény eredményei ellenére is megtartotta őt 2011-re. Az orosz biztos benne, hogy idén jobb teljesítményt nyújt.

185 centijével Petrov a mezőny legmagasabb versenyzője, és amikor először betuszkolta magát a nagyon szűk F1-es pilótafülkébe, azt hitte nem lesz képes rendesen végigvezetni a szezont. Az orosz bevallotta, mérete a ruhavásárlásnál is gyakran gondot okoz számára, és sokszor csak hetekkel később eszmél rá, hogy megint túl kicsi nadrágot vett.