オーバーホールを終えたペトロフ・ベイは、8月13日に真珠湾に向けて出港。しかし、2日後に日本がポツダム宣言を受諾して降伏し戦争は終わった。ペトロフ・ベイは8月20日に真珠湾に到着して、第20混成飛行隊に対する訓練に従事した後第4混成飛行隊を乗せ、エニウェトク環礁およびサイパン島を経由して8月29日に東京湾に到着した。アヴェンジャーによる最後の対潜哨戒を行った後、アヴェンジャーは9月10日16時28分にサイパン島に到着。ペトロフ・ベイ自身も翌9月11日にサイパン島に到着した。ここで104名の第7混成飛行隊関係者および、他の復員兵を乗せて9月25日に真珠湾へ向けて出港。真珠湾に到着するとすべての航空機は陸揚げされ、ペトロフ・ベイの軍艦としての生涯は実質ここで終了した。VPB-152 の123名の関係者とその他の便乗者を乗せたペトロフ・ベイは、10月5日にサンフランシスコに向けて出港して10月11日に到着。第4混成飛行隊のベテランを含んだ便乗者を降ろすと、10月18日には真珠湾に向けて出港。前回より多い便乗者を乗せたペトロフ・ベイは行き先をハンターズ・ポイントに変更し、10月31日に到着した。11月17日にエニウェトク環礁へ向けて出港し、エニウェトク環礁で1,053名の復員兵を乗せ、クェゼリン環礁からの153名も乗せて西海岸に向かい、12月6日に到着。12月12日からはグアムへ向かい、944名のベテラン復員兵を乗せて1946年1月18日にサンペドロに到着した。1月29日、ペトロフ・ベイはサンペドロを出港し、東海岸に向かった。パナマ運河を通過して2月15日にノーフォークに到着。間もなくボストンに回航されることとなり、2月23日に到着した。ペトロフ・ベイは1955年6月12日に CVU-80 （雑役空母）に類別されたが、直後の7月31日に退役して大西洋予備艦隊ボストン・グループに編入された。その後、1958年6月27日に除籍され、1959年7月30日にスクラップとしてJ・バークートに売却された。ペトロフ・ベイは第二次世界大戦の戦功での5つの従軍星章を受章した。
文久3年（1863年）3月10日、芹沢鴨・近藤勇ら13名が新選組の前身である壬生浪士組を結成。同日、斎藤を含めた11人が入隊し、京都守護職である会津藩主・松平容保の預かりとなる。新選組幹部の選出にあたり、斎藤は20歳にして副長助勤に抜擢された。後に長州征討に向け再編成された新選組行軍録には三番組組長として登場し、撃剣師範も務める。元治元年（1864年）6月5日の池田屋事件では、土方歳三隊に属し、事件後幕府と会津藩から金10両、別段金7両の恩賞を与えられた。新選組内部での粛清役を多く務めたとされ、長州藩の間者（スパイ）であったとされる御倉伊勢武、荒木田左馬之助のほか、武田観柳斎、谷三十郎らの暗殺に関与したとも言われるが、事実と符合しないことも多い。慶応3年（1867年）3月、伊東甲子太郎が御陵衛士を結成して新選組を離脱すると、斎藤も御陵衛士に入隊する。間者として潜入していたとされる。新選組に復帰する際、御陵衛士の活動資金を盗んで逃げた。これは金に困って逃げたように見せかけるためであったとされる。稗田利八の述懐によれば、斎藤が新選組に戻った際、「副長助勤斎藤一氏、公用をもって旅行中のところ、本日帰隊、従前通り勤務のこと」と掲示が出ていたという。新選組が伊東ら御陵衛士を暗殺した油小路事件は、斎藤が復帰の際にもたらした情報に基づいて起きたともいわれる。同年12月7日、紀州藩の依頼を受けて、同藩士・三浦休太郎を警護し、海援隊・陸援隊の隊員16人に襲撃される（天満屋事件）。三浦とともに酒宴を開いていた新選組は遅れをとり、宮川信吉と舟津釜太郎が死亡、梅戸勝之進が斎藤をかばって重傷を負うなどの被害を出したが、斎藤は鎖帷子を着ており無事であった。三浦は顔面を負傷したものの命に別状は無かった。将軍・徳川慶喜の大政奉還後、新選組は旧幕府軍に従い戊辰戦争に参加する。慶応4年（1868年）1月に鳥羽・伏見の戦いに参加、3月に甲州勝沼に転戦。斎藤はいずれも最前線で戦った。近藤勇が流山で新政府軍に投降したあと、江戸に戻った土方歳三らとともに国府台で大鳥圭介率いる伝習隊や秋月登之助と合流の後、下妻へ向かった。土方は同年4月の宇都宮城の戦いに参加、足を負傷して戦列を離れ、田島を経由して若松城下にたどり着いた。斎藤ら新選組は会津藩の指揮下に入り、閏4月5日には白河口の戦いに参加。8月21日の母成峠の戦いにも参加した。敗戦により若松城下に退却。土方と合流したのはこの退却の最中、猪苗代でのことだった。その後、土方らは庄内へ向かい、大鳥ら幕軍の部隊は仙台に転戦したが、斎藤は会津に残留し、会津藩士とともに城外で新政府軍への抵抗を続けた。9月22日に会津藩が降伏したあとも斎藤は戦い続け、容保が派遣した使者の説得によって投降した。降伏後、捕虜となった会津藩士とともに、最初は旧会津藩領の塩川、のち越後高田で謹慎生活を送った。