Si forma nelle giovanili giallorosse, mettendosi in grande evidenza, tanto da essere indicato come una delle maggiori promesse delle stesse.
Fa il suo esordio giovanissimo, contro l'Inter, per poi essere mandato a Caserta, ove rimane per due stagioni.
Torna a Roma, ma trova poco spazio, per cui viene spedito ad Udine, insieme a Statuto, ove però perde praticamente una stagione.
Torna nell'anno in cui Sensi affida a Mazzone la squadra che dovrebbe essere una Ferrari e trova posto a sorpresa in mezzo alla difesa, a fianco di Pluto Aldair.
Col suo senso dell'anticipo e la rapidità nelle chiusure, assicura una certa solidità al reparto difensivo e ben presto entra addirittura nel giro delle squadre nazionali.
Al termine di quella stagione, che rimane la sua migliore in assoluto, fa l'esordio in maglia azzurra, contro la Germania, a testimonianza della grande crescita tecnica maturata nell'ultimo anno. Sarà quello il picco della sua carriera.
Negli anni successivi, pur mantenendosi a discreti livelli, comincia una lenta involuzione, soprattutto nell'anno di Bianchi e nel biennio zemaniano, tale da consigliare la società a guardarsi intorno per trovare un centrale più affidabile da affiancare ad Aldair. E con l'arrivo di Zago, il destino di Petruzzi è praticamente segnato.