2012 Zdobywa posadę na sezon 2012 dosłownie w ostatniej chwili, zastępując w Caterhamie Jarno Trullego w trakcie trwania przedsezonowych testów. Znajduje się w całkowicie innych realiach, dysponując samochodem, który nie jest zdolny do walki o punkty. Ponadto często ulega swojemu zespołowemu partnerowi - Heikkiemu Kovalaineneowi, będąc od niego wolniejszym podczas kwalifikacji oraz wyścigów. Mimo to jego jedenaste miejsce w Grand Prix Brazylii przyczynia się do zdobycia przez Caterhama dziesiątej pozycji w klasyfikacji konstruktorów. W trakcie roku traci sponsorów i tym samym przyszłoroczną posadę.
2011 Zalicza bardzo udany początek sezonu, dojeżdżając na trzecim miejscu w Grand Prix Australii. Kolejne występy Pietrowa są coraz gorsze za sprawą popełnianych przez niego błędów i słabnącej formy zespołu. W trakcie sezonu dołącza do ekipy Bruno Senna, który zalicza kilka lepszych występów od niego. Zostaje zwolniony z Renault na rzecz Romaina Gorsjeana i znajduje zatrudnienie na następny rok w ekipie Caterham.
2010 Nieoczekiwanie wchodzi do Formuły 1, zasilając szeregi stajni Renault. Imponuje piorunującymi startami i jazdą bok w bok z najlepszymi tego sportu, ale ciągłe popełnianie błędów zabiera mu wiele punktów. Poza tym bardzo wyraźnie ustępuje tempem zespołowemu koledze Robertowi Kubicy. Najlepszym osiągnięciem sezonu jest piąta lokata na Węgrzech oraz szósta w Abu Zabi, gdzie przyczynił się do rozstrzygnięcia losów mistrzowskiego tytułu. Ostatecznie w klasyfikacji łącznej plasuje się na 13 miejscu z dorobkiem 27 oczek. Udaje mu się pozostać w ekipie na kolejne dwa lata.
2009 Znów startuje w azjatyckiej GP2, ale tym razem idzie mu nieco gorzej i zostaje sklasyfikowany na piątej pozycji. W zamian rewelacyjny przebieg mają dla niego główne mistrzostwa GP2. Jego ekipa zmienia nazwę na Barwa Addax, a Pietrow triumfuje w 2 wyścigach: na torze w Walencji i Stambule, poza tym wizytuje na podium w pięciu innych zawodach. W klasyfikacji generalnej z dorobkiem 75 oczek zdobywa wicemistrzostwo, ulegając tylko Nico Hulkenbergowi. W trakcie sezonu prowadzi również zaciętą rywalizację z zespołowym partnerem Romainem Grosjeanem, który jednak rezygnuje z 8 ostatnich rund na rzecz występów w F1.
2008 Na początku ściga się w pierwszej zimowej edycji azjatyckiej GP2, z 33 punktami na koncie kończy mistrzostwa jako trzeci. Potem wraca do głównej serii GP2 i triumfuje podobnie jak rok temu w Walencji, ale na innym torze (ulicznym). Potwierdza również, że Monza mu pasuje, po raz kolejny zaliczając świetny występ w kwalifikacjach. Łącznie 6 razy staje na podium. Ostatecznie w klasyfikacji indywidualnej zajmuje 7 miejsce, a jego stajnia zdobywa tytuł w drużynowej klasyfikacji.
2007 Pozostaje w GP2, ale przenosi się do ekipy Campos. Podczas rundy w Walencji (tor Ricardo Torma) odnosi pierwsze zwycięstwo w tej serii. Dobrze prezentuje się również na torze Monza, gdzie w kwalifikacjach zdobywa 3 pole startowe. Ostatecznie na koniec sezonu zostaje sklasyfikowany na 13 pozycji, co niestety oznacza porażkę z zespołowym kolegą Giorgio Pantano, który plasuje się na 4 lokacie. Pietrow także postanawia wystartować w 24-godzinnym wyścigu Le Mans, lecz tego występu nie może zaliczyć do udanych.
2006 Wraca do zachodniej Europy i jego kariera nabiera rozpędu. Zostaje trzecim kierowcą Formuły 3000 Euro Series po triumfie w 4 rundach. Poza tym w połowie roku zalicza debiut w prestiżowych mistrzostwach GP2, reprezentując barwy zespołu DPR. Występuje w 8 wyścigach, tylko jednego nie udaje mu się ukończyć.
2005 Pozostaje kolejny rok w Rosji. Tym razem dominuje w mistrzostwach Łady, ponadto wygrywa Rosyjską Formułę Renault 1600.
2004 Postanawia skupić się na wyścigach samochodów sportowych w Rosji, a konkretnie na mistrzostwach Lada Revolution, w których zostaje wicemistrzem po odniesieniu 2 zwycięstw w 4 zawodach. Poza tym gościnnie nadal występuje w różnych europejskich mistrzostwach Formuły Renault, lecz nie odnosi w nich żadnych znaczących sukcesów.
2003 Wyjeżdża za granicę i startuje w wielu europejskich mistrzostwach Renault. Najlepiej spisuje się w zimowej edycji brytyjskiej Formuły Renault 2.0, zajmując w niej ostatecznie 4 lokatę.
2002 Postanawia ścigać się w wielu krajowych seriach. Największym sukcesem okazuje się triumf w Pucharze Łady, kiedy to wygrywa wszystkie 5 zawodów. Ponadto jeździ w Pucharze VW Polo i Formule 2.0, w której jednak nie idzie mu najlepiej i ostatecznie zostaje sklasyfikowany na 10 pozycji.
2001 Drugi z rzędu rok startów w rajdach. Sięga po mistrzostwo Rosji zawodowców.
2000 Powraca do rajdowych sprintów. Tym razem udaje mu się wygrać amatorską serię.
1999 Postanawia sprawdzić się w wyścigach na lodzie. W klasyfikacji generalnej plasuje się na 2 miejscu.
1998 Rozpoczyna swoją karierę w sportach motorowych od rajdowych sprintów. Zostaje mistrzem Rosji juniorów.
