Vitalij Alekszandrovics Petrov (oroszul Виталий Александрович Петров; Viborg, Oroszország, 1984. szeptember 8. – ) orosz autóversenyző. Beceneve a „viborgi rakéta”. 2004-ben robbant be a köztudatba, amikor meggyőző fölénnyel nyert a Formula 1600 oroszországi versenysorozatát. Következő évben összesítésben dobogón végzett az Euroseries 3000-as szériában. Ezt követően három teljes szezont töltött a Formula–1 előszobájának tartott GP2-ben, mialatt négy futamgyőzelmet és 2009-ben egy összetett 2. helyezést tudott felmutatni. Emellett 2008-ban és 3. helyen zárt a GP2 Ázsiai Sorozatban. 2010. január 31-én aláírt a Renault Formula-1-es csapatához, s Robert Kubica csapattársaként mutatkozott be a királykategóriában. 2012től Heikki Kovalainen csapattársa a Caterham F1 csapatnál.