У 1939 році, після закінчення Нововасилівської середньої школи призваний до лав Червоної армії Мелітопольським міським райвійськкоматом Запорізької області, вступив до Сумського артилерійського училища, яке закінчив у 1941 році. По закінченню училища отримав скерування до 92-ого окремого дивізіону, який дислокувався у місті Новоград-Волинський.
Після лікування в тамбовському шпиталі, незважаючи на втрату рук, вже через вісім місяців майор Василь Петров повернувся до строю і за наполяганням співслужбовців-фронтовиків його було призначено на посаду командира артилерійського полку.
У квітні1945 року, за виключну сміливість, волю та вміння керувати особовим складом, що були виявлені в боях на території Німеччини, за утримання плацдарму на Одері в районі селища Ніскі (Німеччина) 19-20 квітня 1945 року, командиру 248-го гвардійського винищувального-протитанкового артилерійського полку (11-а гвардійська винищувально-протитанкова артилерійська бригада, 52-а армія, 1-й Український фронт) Указом Президії Верховної Ради СРСР від 27 червня1945 гвардії майору Василю Петрову було вдруге присвоєно звання Герой Радянського Союзу (медаль «Золота Зірка» № 6091).
Подальші роки
Після війни Василь Степанович проходив службу у військах та штабах, був заступником командувача артилерії і ракетними військами округу Прикарпатського військового округу. У 1954 році він закінчив Львівський державний університет. Успішно захистив кандидатську дисертацію. Після розпаду СРСР займав посаду заступника командувача ракетних військ і артилерії Головного командування Сухопутних військ Збройних Сил України.
У 1953 році Бронзовий бюст двічі Героя Радянського Союзу В. С. Петрова, встановлено у містіТамбов, Російська Федерація. Автори — скульптор Л. Є. Кербель, архітектор І. А. Француз.
Під час святкування 20-ї річниці Перемоги у німецько-радянській війні, у 1965 році у Запоріжжі було урочисто відкрито Алею Слави, де на одній з гранітних стел значиться ім'я Василя Степановича Петрова.
У місті Суми, на фасаді головного корпуса військового ліцею (колишнього Сумського вищого артилерійського командного училища) по вулиці Кірова 165, встановлена меморіальна таблиця на честь випускників цього училища — двічі Героїв Радянського Союзу, генерал-полковників А. Г. Кравченка та В. С. Петрова.