Vitalij Aleksandrovič Petrov (Vyborg, 8 settembre 1984) è un pilota automobilistico russo.
Petrov iniziò la sua carriera nel 2001, ma non nei kart come molti altri piloti, bensì nella Lada Cup, in cui rimase anche l'anno seguente dove dominò e vinse tutte le prove acquisendo il massimo dei punti disponibili, 500. Nel 2003 corse nella Formula Renault italiana con l'Euronova Racing, dove terminò diciannovesimo; nello stesso anno, oltre che a partecipare anche ad alcune gare dell'Eurocup Formula Renault 2.0 e alla serie britannica invernale della medesima svoltasi al termine della stagione in cui conquistò anche una vittoria, debuttò nell'Euro Formula 3000 sul Circuito di Cagliari. Nel 2004 partecipò, nel suo Paese, al campionato Lada Revolution, in cui conquistò tutte le pole position, ma fu solo vicecampione; in stagione partecipò anche a qualche gara in Formula Renault e in Euro Formula 3000. Petrov rimase in Russia anche nel 2005, dove vinse il campionato Lada Revolution, con ben 10 successi, e il campionato russo di Formula 1600 con cinque vittorie. Nel 2006 corse nell'Euroseries 3000 con l'Euronova Racing; terminò il campionato terzo, con 9 podi su 18 gare, vincendo all'Hungaroring, al Mugello, a Silverstone e a Barcellona. Nello stesso anno partecipò anche alla gara della Formula Masters tenutasi a Brno partendo dalla pole.