Nach der Fussball-Weltmeisterschaft 2014 übernahm Petković die Schweizer Fussballnationalmannschaft als Nachfolger von Ottmar Hitzfeld. Er unterschrieb einen Vertrag bis Ende 2015. Da sich die Schweiz zu diesem Zeitpunkt für die UEFA Euro 2016 qualifiziert hatte, verlängerte sich der Vertrag bis nach der Endrunde. Im August 2017 verlängerte der Schweizerische Fussballverband den laufenden Vertrag vorzeitig bis 2020. Sein aktueller Vertrag ist bis Ende des Jahres 2021 gültig, falls sich die Schweiz für die WM 2022 in Katar qualifiziert, erfolgt die automatische Verlängerung um ein Jahr.