Dzimis 1908. gadā Rīgā, kurpnieka Mihaila Petrova un viņa sievas Anastāsijas ģimenē kā jaunākais no viņu trīs bērniem. No 1919. līdz 1925. gadam mācījās Rīgas pilsētas Krievu vidusskolā. 1925. gadā uzsāka studēt Latvijas Universitātes Tautsaimniecības un Tieslietu fakultātē, 1926. gadā ieguva pirmās vietas 1. Rīgas meistarsacīkstēs un Latvijas Šaha kluba meistarsacīkstēs un pārsvarā nodevās šaha spēlei.
Vladimirs Petrovs bija 1929. gadā dibinātās LU krievu studentu korporācijas «Ruthenia» biedrs. 1931. gadā pārstāvēja Latviju 4. Nāciju šaha turnīrā Prāgā, 1935. gadā Šaha olimpiādē Varšavā.
1937. gadā guva panākumus jaunajā Ķemeru viesnīcas ēkā notikušajā Starptautiskajā Šaha turnīrā un kļuva par šaha lielmeistaru. Tanī pat gadā apprecējās ar Gaļinu Zeņecu (Petrovu-Matīsu). 1938. gadā šaha turnīrā Margitā uzvarēja Francijas šaha lielmeistaru un pasaules čempionu Aleksandru Aļehinu. 1939. gadā 8. Šaha olimpiādē Buenosairesā V. Petrovs nezaudēja nevienā no šaha partijām, bet ar Aļehinu un Kapablanku nospēlēja neizšķirti.
Pēc Latvijas okupācijas 1940. gadā viņš PSRS 12. čempionātā ieņēma 10. vietu. 1941. gada vasaras sākumā Vladimirs aizbrauca uz turnīru Rostovā pie Donas, kur viņu pārsteidza Otrā pasaules kara sākums. 1941. un 1942. gadā viņš piedalījās šaha meistaru turnīros Maskavā un Sverdlovskā (tagad Jekaterinburga), bet 1942. gada 31. augustā viņu arestēja un piesprieda 10 gadus ieslodzījuma GULAG nometnēs.
Miris soda nometnē Kotlasas tuvumā 1943. gada 26. augustā.
.svg){kind=small}
