Виталиј Александрович Петров е роден на 8 септември, 1984 година во Виборг, Русија. Во моментов Виталиј во Формула 1, вози за тимот на Лотус Рено ГП. Тој воедно е и единствениот Русин кој се натпреварувал во Формула 1 натпреварите. Во Русија е познат како „Выборгская Ракета”.
За разлика од повеќето возачи во Формула 1, Виталиј својата кариера не ја започнал со возење картинг трки. Тој започнал да се натпреварува во Рускиот Лада Куп во 2001 година, каде што доминирал 2 години.
Во 2003 година почнал да се натпреварува во класата Формула Рено, каде се натпреварувал во Италијанскиот шампионат. Тој исто така имал свое деби и во Формула 3000.
Во 2004 година се враќа во Русија и се натпреварува во Лада шампионатот каде скоро на сите трки започнувал од пол позицијата. Петров во 2005 година го освоил Лада шампионатот и Руската формула 1600.
Во 2006 година Петров се натпреварува во Еуросерија 3000 за Еронова рејсинг. Подоцна во 2006 година тој го направил своето деби во ГП2 серијата, возејќи за Дејвид Прајс рејсинг. Во 2007 преминал во Кампос Гран При со што му се придружил на Џорџио Пантано, каде ја имал и својата прва победа во Валенсија. Во тимот останал се до 2009 година.
Во 2010 година Петров бил повикан да му се придружи на Рено Заубер Ф1 тимот. На 31 јануари 2010 година тој потпишал едногодишен (со можност за продолжување на уште 2 години) договор со Рено, и така станал првиот руски возач кој се натпреварувал во Формула 1. Првате Ф1 бодови ги освоил на Кинескиот Гран При, каде завршил седми. Во таа сезона на 19 трки тој освоил 27 поени и завршил на 13-тото место во конкуренција на возачи.На крајот на 2010 година го продолжи договорот за уште 2 години.
Во новата сезона Рено се ребрендирал во „Lotus Renault GP” по потпишувањето на спонзорскиот договор со Лотус. Новата сезона започнла добро за Петров. Тој на квалификациите во Австралија го освои 6-тото место (највисоко во кариерата), а наредниот ден го обезбедил првиот Формула 1 подиум. Тој заврши трет, зад победникот на трката Себастијан Фетел и Луис Хамилтон.
На 11 трки во 2011, Петров има освоено 32 поени и се наоѓа на 9-тото место.