Petrov membuat debutnya pada 2010 dalam watak episod siri televisyen Voices. Pada tahun 2012, beliau memainkan watak utama dalam siri Walaupun pucuk paku itu mekar '.

Dalam drama drama jenayah tahun 2015, Kaedah yang dihasilkan oleh Sreda Alexander Tsekalo, Petrov memainkan watak pegawai polis Zhenya. Pada tahun yang sama, beliau turut bertindak dalam siri TV Fartsa, oleh syarikat pengeluaran yang sama, kali ini dalam watak utama. Siri ini mengenai Fartsovka — pengambilalihan haram barangan pengguna dan mata wang dari orang asing semasa Kesatuan Soviet. Dia bermain Andrei Trofimov, penulis bercita-cita. Pada tahun 2017, dia bertindak dalam filem ciri Sreda — Gogol. Permulaan. Dalam gambar fantasi seram ini, longgar berdasarkan Evenings on a Farm Near Dikanka, dia menggambarkan penulis Nikolai Gogol.

Dia memainkan salah satu watak utama dalam filem bencana Attraction (2017) oleh Fyodor Bondarchuk. Menurut plot filem, di atas bandar terdapat objek yang tidak dikenali, yang kemudian, untuk keselamatan warga negara, ditembak jatuh. Hanya apabila jatuh ke tanah, pakar mendapati objek ini berasal dari yang tidak wajar.

Pada tahun 2018, dia bertindak dalam drama romantis muzik tentang skating angka, Ice.

Laman web berita dan pangkalan data pangkalan Kinopoisk bernama Alexander Petrov sebagai pelakon Rusia yang paling masyhur pada tahun 2017.[9][10]