Petrescu aloitti pelaamisen Steaua Bukarestin juniorijoukkueissa ja nousi sen edustusjoukkueeseen 1986. Hän ei kuitenkaan heti mahtunut Steauan kokoonpanoon, joten hän vietti yhden kauden lainalla FC Oltissa. Lainalta paluun jälkeen Petrescu murtautui Steauan kokoonpanoon ja oli mukana Steauan päästessä Euroopan Cupissa välieriin 1988 ja finaaliin 1989.
Pelaajauran jälkeen Petrescu ryhtyi valmentajaksi. Hänen ensimmäinen pestinsä Rapid Bukarestin valmentajana vuonna 2004 kesti vain neljä kuukautta. Tammikuussa 2006 hänet palkattiin puolalaisenWisła Krakówin valmentajaksi. Petrescu johdatti seuran liigassa toiseksi, mutta hänet erotettiin syyskuussa huonosti alkaneen uuden kauden takia.
Viikkoa myöhemmin Petrescu nimitettiin Romanian pääsarjaan juuri nousseen FC Unirea Urzicenin valmentajaksi. Unirea Urziceni nousi Petrescun valmennuksessa Romanian mestariksi kaudella 2008–2009. Petrescu jätti yllättäen Unirea Urzicenin joulukuussa 2009, vaikka joukkue oli hänen valmennuksessaan pelannut hyvin Mestarien liigassakin. [1][2]
Pian Unireasta lähtönsä jälkeen Petrescu allekirjoitti viisivuotisen sopimuksen Venäjän 1. divisioonassa pelaavan FK Kuban Krasnodarin kanssa. [3] Petrescu johdatti Kubanin 1. divisioonan mestariksi heti debyyttikaudellaan. Joukkueen puolustus oli sarjan paras, sillä se päästi 38 ottelussa vain 20 maalia. [4] Petrescu jatkoi seuran valmentajana kaudella 2011/12, ja Kuban oli hienosti Venäjän liigassa kahdeksas. Petrescu erosti Kubanin valmentajan tehtävistä yllättäen 14. elokuuta 2012. [5] Kolme päivää myöhemmin hänestä tuli FK Dynamo Moskovan uusi päävalmentaja. [6] Petrescu luotsasi Dynamon kaudella 2012/13 Venäjän liigassa seitsemänneksi. Kaudella 2013/14 joukkue taisteli pitkään aivan kärkisijoista, mutta talvitauon jälkeen peliesitykset heikkenivät ja Mestarien liigaan oikeuttavat kärkisijat alkoivat karata. Lopulta Petrescun kohtaloksi koitui 4–0 vierastappio sarjajumbo FK Anži Mahatškalalle huhtikuun alussa 2014. Neljäntenä, seitsemän pistettä Mestarien liigaan oikeuttavasta kakkossijasta majaillut Dynamo erotti Petrescun 8. huhtikuuta. [7]
Kesäkuussa 2014 Petrescu palasi valmennustehtäviin qatarilaisenAl-Arabin peräsimessä.[8] Hän sai kuitenkin potkut seurasta jo joulukuussa.[9] Kesäkuussa 2015 hänestä tuli Târgu Mureșin päävalmentaja.[10] Petrescu luotsasi seuran Romanian supercupin voittoon ensimmäisessä ottelussaan.[11] Hän jätti talousvaikeuksista kärsineen joukkueen voittoisan ottelun jälkeen ja siirtyi Kiinan Superliigassa pelaavan Jiangsu Suningin päävalmentajaksi.[12] Petrescu luotsasi seuran kaudella 2015 liigassa kahdeksanneksi. Kiinan cupissa seura voitti historiansa ensimmäisen mestaruuden voittamalla Shanghai Greenlandin toisen osaottelun jatkoaikamaalilla 1–0.[13] Seuran peliesitykset Kiinan liigassa ja AFC Champions Leaguessa eivät kuitenkaan olleet yhtä hyviä ja lopulta Petrescu sai potkut kesäkuun alussa 2016.[14]
Kesäkuussa 2016 Petrescu palasi FK Kuban Krasnodarin päävalmentajaksi.[15] Petrescun johdolla seura lähti tavoittelemaan nousua takaisin Venäjän liigaan, mutta joukkueen menestys alkukaudella oli vaatimatonta ja Petrescun sopimus purettiin jo lokakuun alussa 2016.[16]
Lokakuun lopussa 2016 Petrescu jatkoi uraansa ArabiemiraateissaAl-Nasrin päävalmentajana.[17] Hän luotsasi Al-Nasrin Arabiemiirikuntien President's Cupin finaaliin, jossa Al-Wahda SC oli parempi. Kauden jälkeen Petrescu jätti seuran.[18]
