Основной источник: Владимир Петров родился 19 июля 1892 года в Калуге в семье слесаря. Получил базовое образование в церковно-приходской школе и городском четырёхклассном училище.
В возрасте шестнадцати лет начал работать писарем в нотариальной конторе.
С началом Первой мировой войны был мобилизован, а после направлен в Виленское военное училище на 4-х месячные курсы прапорщиков. По выпуску воевал на Западном и Румынском фронтах, получил звание поручика.После Октябрьской революции перешёл на сторону большевиков.
В конце 1917 года занял в Калуге должность секретаря профсоюзного комитета Сызранско-Вяземской железной дороги. Годом спустя был мобилизован в Красную армию — в должности командира роты, а затем начальника штаба одного из стрелковых полков принимал участие в боевых действиях на Западном фронте. Во время советско-польской войны участвовал в боях под Пинском, с 1920 по 1922 годы — в борьбе против вооружённых отрядов атамана Булак-Балаховича на территории бывшей Минской губернии. По окончании Гражданской войны продолжил службу в РККА.
В 1929 году Владимир Петров окончил курсы переподготовки командного и политического состава сухопутных войск «Выстрел» и был назначен помощником начальника штаба 5-й железнодорожной бригады, дислоцировавшейся на Дальнем Востоке.
В 1933 году он был назначен на должность командира её 22-го строительного железнодорожного полка.
В начале весны 1941 года 5-я железнодорожная бригада была передислоцирована на Украину для строительства, реконструкции и обустройства Львовской железной дороги.
С началом Великой Отечественной войны Петров был назначен командиром 13-й отдельной железнодорожной бригады (ождбр), бойцы которой в течении трёх суток сдерживали наступление войск Вермахта во время обороны Бердичева. Под руководством Владимира Сергеевича они же осуществляли техническое обеспечение отступления советских войск на левом берегу Днепра — восстанавливали разрушенные железнодорожные пути для эвакуации войск и мирного населения, одновременно уничтожая железнодорожную инфраструктуру на пути продвижения противника.
В октябре 1941 года 13-я ождбр Петрова осуществляла заграждение Харьковского железнодорожного узла, а также минирование прилегающих к нему участков Харьков — Белгород, Харьков — Готня, Готня — Белгород.
В мае-июне 1942 года в ходе наступления немецко-фашистских войск на юг 13 ождбр разрушила Купянский железнодорожный узел.
В ходе Сталинградской битвы осуществляла техническое прикрытие участков Поворино — Иловля и Поворино — Балашов. Ещё до разгрома 6-й армии Вермахта бригада Петрова приступила к восстановлению Сталинградского железнодорожного узла.После перехода Красной армии в наступление бригада занялась восстановлением и строительством новых наземных транспортных путей в прифронтовой зоне.
В течение 8 дней бригада Петрова под его личным контролем возвела мост через реку Северский Донец протяжённостью 250 метров.
В результате авианалёта мост был разрушен, но уже через несколько дней после этого восстановлен.Полковник Петров погиб 2 октября 1943 года во время разминирования путей Красный Лиман — Родаково. Похоронен на станции Яма (ныне Донецкая область, Украина).