Неоднократно специализировался в ведущих урологических клиниках Европы. Ведет активную научную работу. Автор 6 монографий и 275 печатных работ. Приоритетные направления профессиональной деятельности: рак предстательной железы и мочевого пузыря, реконструктивно-пластическая урология, лапароскопия, недержание мочи у мужчин, эректильная дисфункция (болезнь Пейрони, фаллопротезирование).
Профессор Петров является одним из первых урологов в России, освоивших и внедривших в рутинную практику современные онкологические операции: радикальная простатэктомия, радикальная цистэктомия с различными видами отведения мочи. Благодаря многократным стажировкам в европейских клиниках и сотрудничеству с зарубежными специалистами, выполнение таких операций на европейском уровне стало возможно и в России.
Кроме того, профессором Петровым внедрено выполнение различных видов протезирования при эректильной дисфункции (фаллопротезирование трёхкомпонентным и фаллопротезами) и имплантация искусственного мочевого сфинктера при тяжелых степенях недержания мочи. Так же профессор Петров является популяризатором и пионером применения мужского синтетического субуретрального слинга в России у пациентов с легкими и средними формами недержания мочи после различных операций на предстательной железе.
Профессор Петров одним из первых организовал проведение ежегодных урологических мастер-классов в Санкт-Петербурге с приглашением зарубежных профессоров и трансляцией операций, проведением лекций. Мастер- классы пользуются большой популярностью не только у урологов из Санкт-Петербурга и России, но и из стран СНГ.