Leta 1966 je z 12,5 : 11.5 premagal izzivalca Borisa Spaskega, le ta pa se mu je leta 1969 oddolžil, ga premagal z rezultatom 12,5 : 10,5 in tako izpodrinil s šahovskega prestola.
Petrosjan je skupaj z Aronom Nimzowitschem najbolj znan kot začetnik profilaktične šole. Profilaktična poteza tako ni nujno namenjena izboljšanju lastnega položaja, temveč predvsem preprečevanju nasprotniku, da bi izboljšal svoj položaj. Petrosjan je bil pravi mojster v slutnji in onemogočanju nasprotnikovih načrtov. Mnogi so, čeprav takšne kritike niso ravno najbolj poštene, ta slog označevali za dolgočasen. Šahovske šole po vsem svetu danes pri poučevanju šaha precej uporabljajo njegove partije.
