Etter eksamen fra Vladimir Statsuniversitet arbeidet Petrunin i kommersielle organisasjoner. Fra 1993 til 2015 var Petrunin direktør for korporasjonsgruppen Steklo-Gaz. Den 18. september 2016 ble han innvalgt i den 7. statsdumaen. I september 2021 ble han gjeninnvalgt til den 8. statsdumaen for Tula oblast.