О радостном для актера событии объявил театральный режиссер Лев Рахлин. По его словам, у Петренко родилась третья дочка. Роды проходили в Санкт-Петербурге. По имеющимся данным, актриса и ее новорожденная дочь чувствуют себя хорошо, скоро их должны выписать из роддома.

Также у Петренко есть двое сыновей – Матвей и Корней. Мать мальчиков – актриса Екатерина Климова, в браке с которой актер состоял в течение десяти лет.