В составе сборной СССР Петров выигрывал Олимпийские игры 1972 и 1976 годов, завоевал серебро Олимпиады-1980. Он также девятикратный чемпион мира и 11-кратный чемпион СССР.
Владимир Петров также выступал за "Крылья Советов", ЦСКА и СКА. В ЦСКА и сборной СССР он играл в знаменитой тройке с Борисом Михайловым и Валерием Харламовым.

Нападающий сборной команды СССР по хоккею Владимир Владимирович Петров (ЦСКА, Москва).

Лучший нападающий Владимир Петров (№16) в матче команд СССР и Польши (20:0) на чемпионате мира и Европы по хоккею с шайбой. Дворец спорта в Лужниках.

Чемпионат мира и Европы по хоккею с шайбой. Москва. Дворец спорта "Лужники". Встреча сборных команд СССР и ФРГ. Атакует Владимир Петров, нападающий сборной команды СССР.

Нападающий хоккейной команды ЦСКА Владимир Петров.

Нападающие сборной СССР по хоккею с шайбой. Слева направо: Борис Михайлов, Владимир Петров и Юрий Блинов

Хоккеисты сборной СССР после вручения высоких наград (слева направо): Александр Пашков, Геннадий Цыганков, Борис Михайлов, Валерий Харламов, Владимир Петров и Владислав Третьяк.

Хоккеисты Валерий Харламов, Владимир Петров и Вячеслав Фетисов (слева направа) - победители Международного турнира по хоккею на приз газеты "Известия".

Знаменитая тройка нападающих сборной команды СССР по хоккею (слева направо): Борис Михайлов, Владимир Петров и Валерий Харламов (ЦСКА).

В свободное время Владимир Петров любил сыграть в шахматы.

Нападающий сборной команды СССР Владимир Петров в резиденции Ново-Огарево во время встречи с премьер-министром РФ, посвященной 40-летию хоккейной Суперсерии-1972.

Президент России Владимир Путин 9 октября 2017 наградил олимпийского чемпиона, хоккеиста Владимира Петрова Орденом "За заслуги перед Отечеством" III степени.