Né en 1976, Vasily Petrenko débute son éducation musicale à la St Petersburg Capella Boys Music School – la plus ancienne école de musique de Russie. Il poursuit ensuite ses études au Conservatoire de Saint-Pétersbourg, et participe à des master classes avec des figures aussi emblématiques que celles d'Ilya Musin, Mariss Jansons, Yuri Temirkanov et Esa-Pekka Salonen.
Entre 1994 et 1997, Petrenko est chef résident à l'Opéra de Saint-Petersbourg. Après des succès éclatants remportés lors de grands concours internationaux de direction d'orchestre (le Concours Prokofiev de Saint-Petersbourg en 2003, le Concours Chostakovitch de Saint-Petersbourg en 1997, le Concours de Cadaquez en Espagne), il est nommé chef principal du State Academy Orchestra de Saint-Petersbourg de 2004 à 2007.
Au cours des dernières saisons, Petrenko a dirigé plusieurs orchestres majeurs en Russie, notamment les Orchestres Philharmoniques de Saint-Petersbourg et de Moscou. En septembre 2006, il débute en tant que chef principal du Royal Liverpool Philharmonic Orchestra. Six mois plus tard, son contrat est revu et prévoit que son poste soit maintenu jusqu'en 2012 ; en 2009, la durée de ce contrat est à nouveau allongée, cette fois jusqu'en 2015. En 2009 aussi, suite à ses débuts acclamés avec le National Youth Orchestra of Great Britain, il est également nommé chef principal de ce orchestre. En février 2011, Vasily Petrenko est également nommé à la tête du Philharmonique d'Oslo, avec prise de fonctions pour la saison 2013-2014.
Au cours de ces dernières saisons, Petrenko a fait des débuts très applaudis avec des orchestres d'envergure internationale, comme le London Symphony Orchestra, le Philharmonia Orchestra, l'Orchestre national de Russie, l'Orchestre Philharmonique de la radio néerlandaise, le Philharmonique d'Oslo, et l'Orchestre du Festival de Budapest. Il est apparu aux BBC Proms à la tête du Royal Liverpool Philharmonic comme du National Youth Orchestra, et a effectué une tournée avec le European Union Youth Orchestra. Aux États-Unis, Petrenko a récemment fait ses débuts avec le Los Angeles Philharmonic Orchestra, et les orchestres symphoniques de San Francisco, Boston, Dallas, Baltimore et Saint Louis. Au cours de la saison 2010-2011, il a notamment fait ses débuts avec le London Philharmonic, l'Orchestre national de France, l'Orchestre Symphonique de la Radio Finlandaise, le NHK Symphony Tokyo, l'Accademia di Santa Cecilia...
En 2011-2012, Petrenko effectue des tournées à travers l'Europe et les États-Unis avec l'Orchestre national de Russie et le Philharmonique d'Oslo, le Philharmonia, l'Accademia di Santa Cecilia, le Los Angeles Philharmonic et le San Francisco Symphony. Il fait ses débuts à la tête de l'Orchestre Philharmonique tchèque, le Wiener Symphoniker, le Rundfunk Sinfonieorchester Berlin, l'Orchestre de la Suisse Romande, le Chicago Symphony et le National Symphony Washington.
Le répertoire opératique de Petrenko comporte plus de 30 œuvres lyriques. Le chef a fait ses débuts au Glyndebourne Festival en 2010 avec Macbeth de Verdi, et la même année à l'Opéra de Paris dans Eugène Onéguine. Il a également dirigé trois productions au Netherlands Reisopera : Le Villi et Messa da Gloria, I due Foscari et Boris Godounov. À l'Opéra de Hambourg, il dirige La Dame de Pique.
La discographie de Vasily Petrenko est riche de plusieurs enregistrements réalisés avec le Royal Liverpool Philharmonic Orchestra : un disque réunissant Le Violon de Rotschild de Benjamin Fleishman et Les Joueurs de Chostakovitch, les concertos pour piano, les Danses symphoniques et L'Île des morts de Rachmaninov. Pour Naxos, Petrenko enregistre notamment la Symphonie Manfred (récompensée par le Gramophone Award du meilleur enregistrement d'orchestre en 2009, les concertos pour piano de Liszt, et plusieurs disques d'un cycle Chostakovitch.
En octobre 2007, Vasily Petrenko est nommé Young Artist of the Year (Jeune Artiste de l'année) aux Gramophone Awards, et en 2010 il est consacré Male Artist of the Year (Artiste masculin de l'année) par les Classical Brit Awards. En 2009 il est fait Docteur Honoris causa par l'Université de Liverpool et le Liverpool Hope University, en signe de reconnaissance pour l'immense impact dû à Petrenko sur la scène culturelle de la ville.
