Witali Alexandrowitsch Petrow (russisch Виталий Александрович Петров, englische Transkription Vitaly Petrov; * 8. September 1984 in Wyborg) ist ein russischer Automobilrennfahrer. Er war von 2006 bis 2009 in der GP2-Serie aktiv und wurde 2009 Vizemeister dieser Meisterschaft. Von 2010 bis 2012 trat er in der Formel 1 an. 2014 startete er in der DTM.
Petrow startete seine Motorsportkarriere 2001 im russischen Lada-Cup, den er im darauffolgenden Jahr gewinnen konnte. 2002 fuhr er außerdem jeweils ein Rennen im russischen VW-Polo-Cup und der Formel RUS. 2003 trat er sowohl in der Formel Renault 2000 Masters als auch der italienischen Formel Renault an. Er bestritt außerdem einzelne Rennen in der britischen Formel Renault und der Euro Formel 3000. Bei der britischen Formel-Renault-Winterserie wurde er Vierter. 2004 war er erneut bei einigen Rennen der italienischen Formel Renault, des Formel Renault 2.0 Eurocups und der Euro Formel 3000 am Start. Im folgenden Jahr fuhr Petrow wieder in Russland und konnte dort sowohl die russische Formel 1600 als auch die Lada-Revolution-Serie gewinnen.