30 Kasım 1902’de Odessa’da doğdu. Bir süre gazetecilik ve editörlük yaptı, ilk öyküsü Nakunune (Arefe) dergisinde yayımlandı. 1923’te Moskova’ya yerleşti. Gudok’ta çalışırken İlya İlf ile tanıştı. İlk romanları On İki Sandalye 1928’de yayımlandı. İkinci romanları Altın Buzağı 1931’de tefrika edildi, 1933’te kitaplaştırıldı. 1935’te çıktıkları ABD seyahatlerinin ardından Adnoetajnaya Amerika’yı (Tek Katlı Amerika) yazdılar. İlf’in ölümünden sonra Uzak Doğu’ya giden Petrov, oradaki gözlemlerine yer verdiği bir yazı dizisi hazırladı. Nazi Almanyası’nın Sovyetler Birliği’ni istila ettiği yıllarda savaş muhabirliği yapan Petrov, 2 Temmuz 1942’de bir uçak kazasında hayatını kaybetti.