Sekitar tahun 1920, Petrov dipindahkan ke Asia Tengah dan bertarung dalam kebangkitan Basmachi. Ia kemudian bertarung melawan para pemberontak di Kaukasus sebelum dikirik ke Sekolah Infanteri Tambov, dimana ia lulus pada 1923. Saat di sekolah, ia ikut dalam kebangkitan Pemberontakan Tambov. Ia kemudian lulus dari Sekolah Politik Transkaukasia. Pada 1932, ia lulus dari kursus pemulihan komandan bersenjata. Petrov kemudian bertugas sebagai komandan batalion pelatihan di Brigade Mekanika ke-1, sebelum bertarung dalam Perang Saudara Spanyol, dengan bertugas sebagai komandan batalion dalam brigade tank pimpinan Dmitry Pavlov dari Oktober 1936 sampai Juni 1937. Ia dianugerahi Ordo Bintang Merah pada 2 Januari 1937. Pada 21 Juni, ia dianugerahi gelar Pahlawan Uni Soviet dan Ordo Lenin atas kepemimpinannya. Kembali ke Uni Soviet, ia diangkat sebagai komandan batalion dan kemudian sebagai komandan brigade tank. Pada 1937, ia menjadi komandan divisi tank. Pada Juni tahun tersebut, ia menjadi komandan Korps Mekanika ke-5.