În iunie 1999, el a primit prima sa convocare la echipa națională a Bulgariei pentru un meci de calificare la Euro 2000 împotriva Angliei. El a intrat în locul idolului său Hristo Stoicikov. Cu toate acestea, s-a dovedit a fi un început nefast de carieră internațională; a fost eliminat după ce a încasat un al doilea cartonaș galben la doar opt minute după ce a fost înlocuit. Petrov a plâns în timp ce a părăsit terenul.