Андрей Петренко получил музыкальное образование в Ленинградской консерватории, закончив её по двум специальностям: хоровое и оперно-симфоническое дирижирование. В 1981 году он стал дирижером-постановщиком Ленинградском театре музкомедии. Позже Петренко руководил хором Смольного собора и работал с петербургским «Конгресс-оркестром» в качестве приглашённого дирижёра. С 1989 по 2000 год он преподавал в хоровое и оперно-симфоническое дирижирование в Санкт-Петербургской консерватории а также работал с различными симфоническими оркестрами и музыкальными театрами Петербурга. В 2000 году Андрей Петренко занял должность главного хормейстера Мариинского театра. В 2008 году ему было присвоено почётное звание Заслуженный деятель искусств Российской Федерации.