Фигурным катанием Петренко начал заниматься с пяти лет, когда врач посоветовал его родителям отдать ребёнка в спорт. Когда ему исполнилось 10 лет, его заметила Галина Змиевская, она его и тренировала до тех пор, пока он не покинул большой спорт.
В 1983 спортсмен стал чемпионом СССР среди юниоров. 7 января 1986 года занимает 2-е место на взрослом чемпионате СССР и попадает в сборную страны. Змиевская развивала присущий советской школе художественно-атлетический стиль, строгий, образцово-классический (все произвольные программы ставились только на классические произведения), с необычайно отточенными движениями (за что судьи многократно выставляли максимальные оценки 6,0 за артистизм), добиваясь высочайшего качества технических элементов (особенно у него выделялся ключевой в те годы для мужчин-одиночников тройной аксель, с огромным пролётом, высотой и эффектным приземлением, Петренко исполнял его дважды в произвольной программе).
После победы в Альбервиле Петренко перешёл в разряд профессионалов, но вернулся в любительский спорт, чтобы участвовать в Олимпийских играх 1994 в Лиллехаммере. Однако в этот раз Петренко занял лишь четвёртое место, крайне неудачно выступив в короткой программе, заняв лишь 9-е место, упростив произвольную программу (тем не менее судьи поставили оценки вплоть до 6,0).
В 1992 году Петренко женился на Нине Мельник, дочери Галины Змиевской. У него есть дочь Виктория (1997). В данный момент семья проживает в Нью-Йорке.
В 2000-е годы — технический контролер ИСУ. На Олимпийских играх 2006 года в Турине выступал в качестве помощника тех. контролера при судействе соревнований мужчин-одиночников.
Тренировал совместно с Галиной Змиевской американского фигуриста Джонни Вейра.
С 1995 года живёт в США. Принимает участие в ледовых шоу.
В июле 2022 года, во время вторжения России в Украину, участвовал в российском ледовом шоу «Аленький цветочек», организованном Татьяной Навкой, супругой представителя Кремля Дмитрия Пескова. Вследствие чего Петренко был исключён из Украинской федерации фигурного катания, а также были приостановлены его полномочия в качестве вице-президента Украинской федерации фигурного катания[1][2]. В августе того же года президент Владимир Зеленский лишил спортсмена президентской стипендии[3].
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
