先后被调派至在乌克兰第一及第二方面军，并担任第40独立摩托化步兵旅和第38步兵师的作战科科长。在第二次世界大战期间，彼得罗夫先后转战敖德萨围城战、塞瓦斯托波尔围城战、高加索战役、解放乌克兰、雅西-奇西瑙攻势及布达佩斯攻势等战役，并在1944年加入苏联共产党。战后，彼得罗夫多次在莫斯科伏龙芝军事学院及总参谋部军事学院进修，历任集团军司令部处长、步兵团团长、师参谋长、129摩托化步兵师师长。在1966年1月起出任远东军区第一副司令兼参谋长。在1972年，彼得罗夫获升任远东军区司令，同时晋升为大将。1