W elitach urzędniczych Imperium Rosyjskiego Pietrow uzyskał rangę rzeczywistego radcy stanu (IV cywilna) 1 kwietnia 1879 roku. Niedługo potem, 30 sierpnia, objął stanowiska gubernatora mińskiego, które pełnił do 30 stycznia 1886 roku (zastąpił , po nim zaś stanowisko zajął książę ). W czasie urzędowania w Mińsku objął także funkcję honorowego sędziego pokoju (7 grudnia 1874 roku), a już po wyjeździe z miasta został wybrany jego honorowym obywatelem (18 grudnia 1886 roku). Następnym stanowiskiem Pietrowa było gubernatorstwo charkowskie, które sprawował w latach 1886–1895 (poprzednik – , następca – ), od 30 sierpnia 1887 jako tajny radca (III ranga cywilna). Na prośbę profesora wydał zgodę na budowę wraz z kompleksem akwarystycznym. Podczas pobytu w Mińsku, 18 czerwca 1894 roku uzyskał równoległą do posiadanej III rangę dworską – ochmistrza dworu. W dzień zakończenia służby w tym mieście – 24 marca 1895 roku – został przyjęty do Charkowskiego Komitetu Opiekuńczego nad Przytułkami Dziecięcymi jako członek honorowy. Kolejny jego przydział oznaczał powrót do Królestwa Polskiego – był pomocnikiem generał-gubernatora do spraw administrowania Krajem Nadwiślańskim (przed nim funkcję tę pełnił , po nim ). Obowiązki te wypełniał oficjalnie do 28 kwietnia 1897 roku.