ナポレオン戦争の最中の1808年に、本国スペインにてフランス帝国軍の圧力の下でフェルナンド7世が退位させられ、フランス皇帝ナポレオン1世の兄、ジョゼフがスペイン王ホセ1世に据えられると、インディアス植民地は偽王への忠誠を拒否し、各地でフェルナンド7世を擁護することを名目に各地でクリオーリョ達によって自治運動が進められた。現在のエクアドルに相当する地域でも1809年8月10日にキトでクリオーリョを主体とした革命評議会により、イスパノアメリカ初の独立宣言がなされた。この運動はペルー副王フェルナンド・アバスカルが派遣した王党派軍によって鎮圧されたが、1820年にチリからアルゼンチン人のホセ・デ・サン＝マルティン率いる解放軍がペルーに上陸すると、もはや副王政府の権威喪失は明らかとなり、1820年10月19日にはグアヤキルが、11月3日にはクエンカが独立を宣言した。副王軍は独立運動の再鎮圧を図ったが、そこに1821年のカラボボの戦い (1821年)での勝利により、ベネズエラを最終的に解放したコロンビア共和国のシモン・ボリーバル率いる解放軍が南下し、1822年5月24日にアントニオ・ホセ・デ・スクレ将軍がピチンチャの戦いで副王軍に決定的な勝利を収め、キト、グアヤキル、クエンカは最終的に解放された。ボリーバルはグアヤキルをコロンビアに併合しようとしていたが、かつてペルー副王領だった地域をコロンビアに併合することは両国の国民に複雑な影響を与え、ボリーバルはペルー護国卿のサン＝マルティンとグアヤキルで会談することになった。この会談でグアヤキルの帰属問題と、ペルー解放戦争の行方についての話し合いが行われたと推測されており、以降サン＝マルティンはペルーの護国卿を辞任し、解放戦争の主導権はボリーバルに受け継がれた。サン＝マルティンがペルーを去ると、1822年にキト、グアヤキル、クエンカは「南部地区」（Distrito del Sur）という名称にまとめられてコロンビアに併合され、現在のベネズエラ、コロンビア、エクアドル、パナマを一国にまとめたグラン・コロンビアが最大版図を達成した。アルト・ペルーの解放を終え、ボリビアが独立し、南アメリカからスペインの植民地が全て消え去ると1827年にボリーバルはボゴタに帰還し、諸共和国を一つにまとめることを試みたが、まもなく1828年に副大統領フランシスコ・デ・パウラ・サンタンデルがボリーバルの暗殺を試み、また ボゴタの中央集権を嫌う諸地方の対立、有力カウディージョ間の対立、解放戦争による経済の衰退、教権と自由主義との対立など様々な要因がグラン・コロンビアを支配した。1830年1月13日にベネスエラの支配者ホセ・アントニオ・パエスが完全独立を宣言すると、4月7日、ボリーバルはコロンビア終身大統領を辞任し、ヨーロッパに最後の旅に出ることになった。ボリーバル派が多数を占めていた南部地区は1830年5月13日に完全独立を宣言し、初代大統領にスクレ陸軍総監が指名されたが、6月4日にスクレはキトに赴く途中に何者かにより暗殺され、8月10日に南部地区は国名を巡る諸地域の妥協の結果、フアン・ホセ・フローレス大統領の下でエクアドル共和国として独立を宣言した。1830年12月17日、マグダレーナ川を下る中、ヨーロッパ行きをとりやめた解放者シモン・ボリーバルはサンタ・マルタ付近で失意の内に病死した。1831年にラファエル・ウルダネータ政権が崩壊すると、最後に残っていたヌエバ・グラナダ共和国がコロンビアから独立し、コロンビア共和国は消滅した。
オムスクで父ガリはヴァイオリニスト、母オルガは音楽学者というユダヤ系家族に生まれた。11歳でピアニストとしてオムスクの交響楽団と演奏してデビューし、18歳の時に、父がフォアアールベルク交響楽団で演奏しているオーストリアに転居した。ペトレンコはフェルトキルヒのフォアアールベルク州立音楽学校で音楽を学び、ピアノの修養を優秀な成績で終えるとウィーン国立音楽大学に移り、そこでウロシュ・ラヨヴィチらに師事した。また彼はペーター・ギュルケ、チョン・ミョンフン、エドワード・ダウンズ、エトヴェシュ・ペーテル、セミヨン・ビシュコフにも指揮を学んでいる。1995年にフォアアールベルクにてベンジャミン・ブリテンの『オペラを作ろう』でオペラ指揮者としてデビューし、1997年から1999年まではウィーン・フォルクスオーパーの指揮者となって『ボリス・ゴドゥノフ』の初稿による上演を行っている。1999年から2002年までマイニンゲン宮廷楽団の音楽監督を務め、2001年にはクリスティーネ・ミーリッツ演出でワーグナーの『ニーベルングの指環』を指揮し、アルフレート・フジュドリツカによる舞台芸術としては初の4日間連続の公演で、国際的に注目を集めるようになった。続いて2001年からウィーン国立歌劇場で『魔笛』、ロイヤル・オペラ・ハウスで『蝶々夫人』、パリ国立オペラで『ドン・ジョヴァンニ』、メトロポリタン歌劇場で『メリー・ウィドウ』、リセウ大劇場とバイエルン国立歌劇場で『スペードの女王』、フランクフルト歌劇場で『ホヴァーンシチナ』、フィレンツェ五月音楽祭で『エフゲニー・オネーギン』、ゼンパー・オーパーで『ムツェンスク郡のマクベス夫人』の指揮を行った。2002年からはベルリン・コーミッシェ・オーパーの音楽監督に就任し、2007年まで務めた。音楽監督となって3シーズンを終えた2005年には、『オペルンヴェルト』誌の年間最優秀指揮者部門でピエール・ブーレーズに続く2位を受賞した。ペトレンコはその後も同誌の年間最優秀指揮者に2007年、2009年、2014年、2015年と選出されている。2009年にバイエルン国立歌劇場で『イェヌーファ』を上演すると、続いてフランクフルト歌劇場でハンス・プフィッツナーの『パレストリーナ』をハリー・クプファーの演出で公演を行った。同年10月には予定されていたウィーン国立歌劇場での『ムツェンスク郡のマクベス夫人』の公演を突然中止したが、翌年5月には病気の小澤征爾の代役として『エフゲニー・オネーギン』のシリーズを同劇場で振っている。2011年にアンドレアス・クリーゲンブルクの新演出による『トスカ』をフランクフルトで指揮し、2012年3月にメトロポリタン歌劇場で『ホヴァーンシチナ』をアウグスト・エファーディングの1985年の演出で公演し、この上演は世界に中継された。オペラ指揮者としてのキャリアと並行して、ベルリン・フィルハーモニー管弦楽団、ロイヤル・コンセルトヘボウ管弦楽団、クリーヴランド管弦楽団、バイエルン国立管弦楽団、ロンドン交響楽団、バイエルン放送交響楽団、ハンブルク・フィルハーモニカー、フランクフルト・ムゼウム管弦楽団、ケルンWDR交響楽団、北ドイツ放送交響楽団、ウィーン放送交響楽団、ウィーン交響楽団といったオーケストラと共演した。2013年より、ケント・ナガノの後任としてバイエルン国立歌劇場の音楽監督に就任するほか、同年からバイロイト音楽祭の新演出による『ニーベルングの指環』の指揮も担当している。2015年にベルリン・フィルの次期首席指揮者・芸術監督に選出され、2019年からサイモン・ラトルの後任として就任する契約にサインした。ロシア出身者が首席（常任）指揮者を務めるのはレオ・ボルヒャルト以来、約70年ぶりとなる。これによって、彼はドイツ最大の予算を持つコンサートオーケストラと歌劇場の両方のシェフを兼ねることになった。