Petrov también se convirtió en diputado del Sóviet Supremo de la Unión Soviética en su primera convocatoria (1937). En 1938, el 5º Cuerpo Mecanizado se convirtió en el 15º Cuerpo de Tanques. Participó en la invasión soviética de Polonia en septiembre de 1939, durante la cual dirigió el cuerpo en la batalla de Grodno.