כתוב המשך לפרק זה - פטרוסיאן השיג את תוארו של אמן גדול על ידי ציון נורמות באליפות העולם מתחת לגיל 18 בשנת 2002, באטומי הפתוח בשנת 2003, ובאירופלוט הפתוח במוסקבה בשנת 2004. באותה שנה הוא הגיע למקום השני-שלוש עם ז'או ג'ון באליפות העולם לצעירים בקוצ'י, הודו. בשנת 2005 הוא היה הראשון בטהראן, קיש ולוזאן; בשנת 2006 הוא היה הראשון בליון ודובאי; בשנת 2008 הוא היה הראשון בווילינג, אילינוי ולאס וגאס. באותה שנה הוא זכה במדליית זהב קבוצתית (ביחד עם לבון ארוניאן, ולדימיר אקופיאן, גבריאל סרגיסיאן וארטשס מינאסיאן) באולימפיאדת השחמט ה-38.
בדרזדן. בשנת 2011, פטרוסיאן שוויון במקום הראשון עם מראט ג'ומייב ואנטון פיליפוב במזכרת ג'ורג'י אגזאמוב בטשקנט וזכה באירוע בהפרש שוויון. באותה שנה הוא זכה באליפות הארמנית הראשונה לשחמט 960, שוויון במקום השני-רביעי עם אביג'יט גופטה ומג'ש פנצ'נתאן בטורניר השחמט הפתוח הבינלאומי השלישי של אוריסה והגיע ראשון בטורניר הפתוח ה-31 של וילה דה בנאסקה. בינואר 2012 זכה פטרוסיאן באליפות ארמניה בשחמט ובפברואר 2012 הגיע ראשון באליפות ארמניה המהירה. בינואר 2013 הוא זכה לראשונה באליפות ארמניה בשחמט. הוא גם זכה בפרס ראשון ב"גרנד אירופה אפן אלבנה-2013" בינלאומי בבולגריה. בשנת 2017 הוא סיים במקום הראשון בתחרות השנתית העולמית הפתוחה ה-45 בפילדלפיה.