Schon früh wurde die Begabung Wassili Petrenkos erkannt und gefördert. Im Alter von sieben Jahren wurde er zusammen mit 24 anderen Jungen aus 450 Bewerbern in die St. Petersburger Capella-Musikschule für Jungen, die älteste Musikschule Russlands, aufgenommen.[2] Die sehr harte und anspruchsvolle Ausbildung dort absolvierte er erfolgreich und wechselte dann an das Sankt Petersburger Konservatorium, wo er bei Mariss Jansons, Juri Temirkanow und Esa-Pekka Salonen lernte. Bereits mit 18 Jahren wurde er „Resident Conductor“ am damaligen Petersburger Mussorgski-Theater (jetzt Michailowski-Theater), einem der ältesten Opernhäuser Russlands. Seit 2012 ist er dem Opernhaus als erster Gastdirigent verbunden.
In einem Interview mit der norwegischen Zeitung Aftenposten äußerte er sich im August 2013 zu Dirigentinnen: Er sagte, Orchestermusiker reagierten besser darauf, einen Mann vor sich zu haben, und könnten sich aufgrund einer geringeren sexuellen Energie mehr auf die Musik konzentrieren.[6]