Il commença sa carrière militaire dans l’Armée rouge en 1918. Il dirigea l'École d'infanterie de Tachkent de 1932 à 1940. Durant la Seconde Guerre mondiale, Petrov fut un maître de la guerre défensive ; il participa à la défense d'Odessa et à celle de Sébastopol et fut promu pour diriger l' d' à et de à , la d' à , la armée du front du Nord-Caucase (Groupe d'armées de la mer Noire) en 1944, puis le biélorusse. D’ à , il est chef d’état-major du ukrainien.