4年4月，彼得罗夫任白俄罗斯第2方面军司令，8月任乌克兰第四方面军司令，指挥4个集团军进行在喀尔巴阡山的战斗，属下有基里尔·谢苗诺维奇·莫斯卡连科和安德烈·安东诺维奇·格列奇科等名将，协助乌克兰第一方面军和乌克兰第二方面军作战，并率先解放斯洛伐克首都布拉迪斯拉发，因而受到苏军总参谋部的嘉奖，于1944年10月重新授予大将军衔。1945年3月在摩拉维亚-俄斯特拉发战役中，因该方面军政治委员列夫·梅赫利斯的报告，以“训练与组织不力”为名被解除职务。1945年4-6月，彼得罗夫担任乌克兰第一方面军参谋长，协助科涅