Na zijn middelbare school begon hij met een opleiding aan het Berklee College of Music in Boston, Massachusetts, waar hij jazz, compositie en harmonie kreeg. Samen met John Myung, die ook daar zijn opleiding volgde, ontmoette hij de drummer Mike Portnoy en ze begonnen samen Majesty, de band die later Dream Theater zou worden.
Petrucci heeft vijftien studioalbums opgenomen met Dream Theater en heeft daarnaast vele nevenprojecten gehad, zoals Liquid Tension Experiment en Age of Impact. Zijn soloalbum is getiteld "Suspended Animation". Hij toerde als gastgitarist mee met Steve Vai en Joe Satriani in hun G3-project. Hij hervoegde de G3 Tour in 2007, met collega virtuozen Joe Satriani en Paul Gilbert. Zijn liefde voor het schrijven van teksten (veelal fantasyteksten) en zijn unieke stijl van componeren en progressieve samensmelting van verschillende stijlen is een groot aandeel in de stijl van Dream Theater.
Petrucci bracht met "Rock Discipline" ook een baanbrekende educatieve dvd uit, waarin hij alle geheimen van zijn techniek prijs geeft.
Pull Me Under · Another Day · The Silent Man · Lie · A Change of Seasons · Hollow Years · Through Her Eyes · As I Am · Panic Attack · Constant Motion · Wither