卫战的指挥，并在最后成功撤出了大部分军队，参加了塞瓦斯托波尔战役，从1941年10月底坚守到1942年6月底，在城市陷落前一刻才撤离。1942年8-10月，彼得罗夫担任第44集团军司令。1942年10月，彼得罗夫任外高加索方面军黑海军队集群司令。在图阿普谢防御战役中，彼得罗夫在兵力十分劣势且地形不利的情况下，组织防御并派遣小股力量到德军后方破坏，从而阻止了敌人从图阿普谢突破。1943年2月，彼得罗夫被授予大将军衔，5月任北高加索方面军司令。他指挥部队胜利地参加了高加索会战中的阿尔马维尔—迈科普战役和克拉