1541-ben, Buda ostroma után ő is elkísérte a Izabella királynét és a gyermek királyt Szulejmánhoz. A törökök augusztus 28-án csellel elfoglalták Buda várát. Fráter Györggyel és Statileo erdélyi püspökkel egyetértve, 1541. december 29-én az erdélyi Gyalu várában ő is aláírta azt a szerződést, amely szerint az országot az 1538-as váradi béke feltételei szerint Ferdinánd örökli. Izabella királyné a neki jutott országrész kormányzását megosztotta hívei közt: Petrovics Péterre bízta a Duna és Maros közt fekvő területet Temesvár központtal, Fráter Györgyre pedig „a Csanádi és váradi püspökséget“. Petrovics a törökkel való szövetség híve volt, szemben állt Fráter György politikájával, a szultán megbízásából megpróbálta elfogatni. Miután Fráter Györgyöt 1551-ben Habsburg Ferdinánd utasítására meggyilkolták, a törökök támogatásával visszaszerezte Erdélyt. 1556 márciusában a lemondott János Zsigmond és Izabella királyné visszatéréséig az országgyűlés Petrovicsot választotta meg helytartónak.