Petraeus ble uteksaminert fra United States Military Academy i West Point i 1974. Han ble tildelt General George C. Marshall Award som beste utdannede kadett ved US Army Command and General Staff College Class fra 1983 ved Fort Leavenworth i Kansas. Etter eksamen fra West Point i 1974, var Petraeus infanteri-offiser. Etter å ha fullført Ranger School (der han ble tildelt Distinguished Honor Graduate og flere andre utmerkelser), var Petraeus innrullert til den 509. Airborne-bataljonens Combat Team, en lett infanteri-enhet som holdt til i Vicenza, Italia. I 1979 ble han utnevnt til kaptein. I 1988-1989 var han offiser i den 3. infanteridivisjon.