Zenész család gyermeke, édesapja, Garri Petrenko, a szibériai omszki szimfonikus zenekar első hegedűse, karmester volt, édesanyja, Olga Davidovna Vajntraub, pedig zenetörténész.[4][5] Petrenko zenei általános iskolában kezdte meg tanulmányait, s az erőteljes zongoratanulásnak köszönhetően 11 éves korában már az Omszki Szimfonikusok kísérték szóló fellépését. A család a Szovjetunió felbomlása előtt Ausztriába emigrált, az ifjú Petrenko pedig előbb a feldkirchi, majd a bécsi konzervatóriumban folytatta tanulmányait, a szlovén Uroš Lajovic keze alatt.
A németországi Meiningen színházának, majd 2002–2007 között a berlini Komische Opernek volt zenei igazgatója. Első munkahelye az osztrák fővárosban a bécsi Volksoperhez fűződik, ahol első asszisztensként dolgozott a bécsi könnyűzene fellegvárában. 2013-ban azonban ismét zenei vezetői posztra vágyott, s elfogadta a müncheni Bayerische Staatsoper állásajánlatát: Kent Naganót váltotta a zenekar élén.
2006 és 2010 között Serge Dorny meghívására a lyoni operaházban egy Csajkovszkij-ciklus színpadra állításán dolgozott Peter Steinnel. A Bécsi Állami OperaházbanR. StraussA rózsalovagját (Rosenkavalier) állította színpadra, a folyosókon pedig a zenészek azt suttogták, hogy Petrenko értelmezése legalább olyan jó, mint Carlos Kleiberé. A darab sikere óta egymást érték a meghívások a legjobb zenekaroktól: Berlini Filharmonikusok, Chicagói Filharmonikusok, a Clevelandi Zenekar, a Radio France filharmonikus zenekara.
Ez a szócikk részben vagy egészben a Kirill Petrenko című francia Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
