A spanyol polgárháború kitörésekor Petrović úgy döntött, hogy a spanyol köztársaság oldalán csatlakozik a harchoz, és Sreten Dudić barátjával együtt Fernández García álneve alatt Spanyolországba utazott. Érkezésük után a két pilótát 26 napos képzésre küldték Albacete-be, mielőtt a frontra küldték őket. Több csatában is részt vett, köztük Madrid ostromában.
1937. július 12-én ölték meg, ugyanazon a napon, amikor ötödik megerősített gyilkosságát kapta. Röviddel halála után testvére, Dobre megérkezett Spanyolországba, és átvette helyét a században.