Ketika Perang Dunia I pecah pada tahun 1914, Petrović adalah komandan pasukan yang menjaga stasiun kereta api utama Belgrade. Pada bulan November dan Desember 1914, selama serangan Austria-Hongaria ketiga ke Serbia, Petrović adalah seorang perwira staf di markas besar Angkatan Darat Pertama yang diperintahkan oleh "Armijski đeneral" (letnan jenderal) Živojin Mišić. Selama berada di posisi ini, Angkatan Darat Pertama berperang dalam Pertempuran Kolubara
, sebuah kemenangan yang menentukan bagi Serbia. Pada tahun 1915, Petrović adalah asisten kepala staf di markas Divisi Infanteri "Timočka", dan dipromosikan ke pangkat "potpukovnik" (letnan kolonel). Antara Desember 1915 dan Februari 1916, setelah penarikan panjang Angkatan Darat Kerajaan Serbia melalui Montenegro, ia memimpin kamp tentara di Valona di Albania. Pada tanggal 10 Februari 1916, Tentara Kerajaan Serbia telah dievakuasi dari Albania ke pulau Yunani Corfu, dan di sana mereka berkumpul kembali.