Забайкальский фронт
С началом войны генерал-майор находился на прежней должности. Корпус в составе 16-й армии прикрывал государственную границу СССР в Забайкалье. В конце июля 1941 года 12-й стрелковый корпус был расформирован, после чего соединения, входившие в состав корпуса, пошли на укомплектование 36-й армии (Забайкальский фронт), а Петров был назначен на должность заместителя командующего 17-й армией, в сентябре того же года — на должность начальника тыла этой же армии, а 28 мая 1942 года — на должность командира 2-го отдельного стрелкового корпуса (36-я армия, Забайкальский фронт).