פטרוביץ' מאמן את נבחרת הכדורסל הגברית של קרואטיה בשלוש הזדמנויות: בשנת 1995, כאשר הם סיימו במקום השלישי באירופה, בין 1999 ל-2001 כאשר הם סיימו במקום השביעי באירופה 2001 ובין 2016 ל-2017. ב-23 במרץ 2016, פטרוביץ' מונה למאמן הראשי של נבחרת הכדורסל הגברית של קרואטיה בפעם השלישית בקריירה שלו כמאמן הראשי. באוגוסט 2016 הצליחה קרואטיה להגיע לטורניר אולימפיאדת הקיץ 2016
על ידי ניצחון מפתיע בטורניר ההסמכה בטורינו, איטליה. באולימפיאדה, קרואטיה הפסידה ברבע הגמר בטורניר מסרביה. ב-15 בספטמבר 2017, לאחר הפסד מול רוסיה בסיבוב השמיני באורובסקאט, פטרוביץ' התפטר מהספסל של קרואטיה.