Vasily Petrenko est directeur musical du Royal Philharmonic Orchestra, poste qu'il occupe depuis 2021. Il est devenu chef d’orchestre lauréat du Royal Liverpool Philharmonic Orchestra après quinze ans à occuper avec brio la fonction de chef d’orchestre, entre 2006 à 2021. Il est chef associé de l'Orquesta Sinfónica de Castilla y León et a également été chef principal de l’European Union Youth Orchestra (2015-2024), chef d’orchestre de l’Oslo Philharmonic Orchestra (2013-2020) et chef principal du National Youth Orchestra de Grande-Bretagne (2009-2013). Il a quitté son poste de directeur artistique du State Academic Symphony Orchestra de Russie «Evgeny Svetlanov» en 2021, après en avoir été le principal chef invité depuis 2016 et le directeur artistique à partir de 2020.

Vasily Petrenko a travaillé avec de nombreux orchestres parmi les plus prestigieux du monde, notamment le Berliner Philharmoniker, le Symphonieorchester des Bayerischen Rundfunks, le London Symphony, le London Philharmonic, le Philharmonia, l’Accademia Nazionale di Santa Cecilia (Rome), le St Petersburg Philharmonic, l’Orchestre National de France, le Czech Philharmonic, le NHK Symphony Orchestras, et aux Etats-Unis, les orchestres de Philadelphia, Los Angeles, Cleveland Orchestra, San Francisco, Boston et Chicago. Il s'est produit dans le cadre de l’Edinburgh Festival, le Grafenegg Festival et a fait de fréquentes apparitions aux BBC Proms. Tout aussi à l’aise à l’opéra et avec plus d’une trentaine d’opéras à son actif, Vasily Petrenko a beaucoup dirigé sur la scène lyrique.

Parmi sa vaste discographie, ses cycles de symphonies de Chostakovitch, Rachmaninov et Elgar avec le Royal Liverpool Philharmonic Orchestra ont été salués dans le monde entier. Avec l’Oslo Philharmonic Orchestra il a publié des cycles de symphonies de Scriabine et de poèmes sonores de Strauss, et encore en cours, une série de symphonies de Prokofiev et de Myaskovsky.

En septembre 2017, Vasily Petrenko a reçu le prix de l'artiste de l'année lors de la prestigieuse cérémonie annuelle des Gramophone Awards. En 2010, il a remporté le prix de l'artiste masculin de l'année aux Classical BRIT Awards et est la deuxième personne à avoir reçu un doctorat honorifique de l'université de Liverpool et de l'université Liverpool Hope (en 2009), ainsi qu'un titre de membre honoraire de l'université John Moores de Liverpool (en 2012). En 2024, il a également lancé une nouvelle académie pour les jeunes chefs d'orchestre, organisée conjointement par la Fondation Primavera Armenia et l'Orchestre philharmonique national arménien.