En stjerne på flere internationale basketballstadier, Petrović vandt to sølvmedaljer (1988, 1992) og en bronze (1984) ved de olympiske sommerlege, et guld (1990) og et bronze (1986) ved FIBA World Cup, og et guld (1989) og et bronze (1987
) på FIBA EuroBasket. Han var MVP af 1986 FIBA World Championship, og MVP af 1989 FIBA EuroBasket. Med Cibona Zagreb vandt Petrović også to på hinanden følgende EuroLeague-mesterskaber i 1985 og 1986. Han repræsenterede først Jugoslaviens seniorlandshold og senere Kroatiens seniorlandshold. Han vandt fire Euroscar og blev udnævnt til Mr. Europa to gange. I 1985 modtog han Golden Badge-prisen for den bedste atlet i Jugoslavien.