Sebuah bintang di beberapa panggung basket internasional, Petrović meraih dua medali perak (1988, 1992) dan satu perunggu (1984) di Olimpiade Musim Panas, emas (1990) dan perunggu (1986) di Piala Dunia FIBA, dan emas (1989) dan perunggu (1987
) di FIBA EuroBasket. Dia adalah MVP dari Kejuaraan Dunia FIBA 1986, dan MVP dari FIBA EuroBasket 1989. Dengan Cibona Zagreb, Petrović juga memenangkan dua kejuaraan EuroLeague berturut-turut pada tahun 1985 dan 1986. Ia pertama kali mewakili tim nasional senior Yugoslavia dan, kemudian, tim nasional senior Kroasia. Dia memenangkan empat Euroscars, dan dinobatkan sebagai Mr. Europa dua kali. Pada tahun 1985, ia menerima penghargaan Golden Badge untuk atlet terbaik Yugoslavia.