Молодой человек окончил школу в 2006 году. Через два года его призвали на срочную службу в армию. После демобилизации он начал карьеру пожарного. С началом спецоперации подписал контракт с Вооруженными силами России и отправился в ЛДНР.
За время службы Виталия наградили медалью «За отвагу». В октябре 2024 года он ушел на очередное боевое задание, там получил смертельное ранение
Похороны Виталия Петренко прошли в родном городе 8 ноября.