Petri'nin resmi eğitimi sınırlıydı; Biçimlendirici deneyimlerinin çoğu sokaklarda, mahallesinde ve 1956'ya kadar militan bir üyesi olduğu İtalyan Komünist Partisi'nin yerel hücresinde gerçekleşti. O yıl, Sovyetler Birliği Macaristan'ı işgal ettiğinde kendisinden uzaklaşmaya başladı. komünizmden. Yine de sosyal konulara ömür boyu ilgisini sürdürdü.

Petri, günlük bir gazetede film eleştirmeni olarak çalıştıktan sonra 1952'de Giuseppe De Santis'in yönettiği Roma ore 11'in ("Roma, 11 O'clock") senaryosu üzerinde işbirliği yaparak sinema kariyerine başladı. 1950'lerin ortalarında kısa belgeseller yönetmeye girişirken senaryolar üzerinde işbirliği yapmaya devam etti. İlk uzun metrajlı filmini 1961'de, Marcello Mastroianni'nin başrol oynadığı L'assassino'nun (Roma'nın Kadın Katili) yönetmenliğini ve ortak yazarlığını yaptı. 1962'de Michelangelo Antonioni ve Ingmar Bergman'ın eserlerini hatırlatan bir film olan I giorni contati'yi (“Numaralı Günler”) yönetti. Ömrünün kısa olduğundan korkarak işini bırakan ve başarısız bir şekilde hayattan keyif almaya çalışan bir kaynakçının bu melankolik öyküsünde Petri, eserinde baskın tema haline gelecek olan şeyi ilk kez araştırıyor: Modern tüketim toplumunda ahlaki değerler. Biçimsel mükemmelliğe ve yetenekli oyunculuğa rağmen Petri'nin ilk iki filmi popüler bir başarı elde edemedi. 1963'te, başrollerini Alberto Sordi ve Claire Bloom'un paylaştığı, daha popüler olan Il maestro di Vigevano'yu ("Vigevano'nun Öğretmeni") yönetti ve ertesi yıl Alta filmi için "Peccato nel pomeriggio" ("Öğleden Sonra Günah") bölümünü yönetti. infedeltà (Yüksek Sadakatsizlik). Mastroianni ve Ursula Andress'in başrollerini paylaştığı popüler La decima vittima (1965; Onuncu Kurban) ile tercih ettiği konuya geri döndü: materyalist ve merhametsiz bir toplumda bireylerin yabancılaşması.

Sicilya'nın organize suç dünyası, Petri'nin bir sonraki filmi A ciascuno il suo'nun (1967; Hala Eski Yolu Öldürüyoruz) mekanıydı. Bu çalışma, yönetmenin, gelecek yıllarda Petri'nin daha iyi filmlerinin birçoğunda rol alacak olan büyük aktör Gian Maria Volonté ile buluşmasının simgesiydi. Petri, Franco Nero'nun başrolünü üstlendiği bir sonraki çalışması olan Un sakinlo posto di campagna'da (1969; Kırsalda Sessiz Bir Yer), genç bir sanatçının umutsuzluğunu ve yabancılaşmasını tasvir etmek için korku türünü kullandı.

1970 yılında Petri, başyapıtı sayılan Indagine su un cittadino al di sopra di ogni sospetto (Şüphenin Üstündeki Bir Vatandaşın Araştırılması) adlı filmi yönetti. Gücün yozlaşmasına dair acı bir benzetme olan film, en iyi yabancı film dalında Oscar kazandı. Anarşist Giuseppe Pinelli'nin dokunaklı bir anısını anlatan Dedicato a Pinelli (1970; “Pinelli'ye Adanmış”) adlı televizyon filmi için şair ve yönetmen Nelo Risi ile işbirliği yaptı. Petri daha sonra La classe operaia va in paradiso'yu (1971; İşçi Sınıfı Cennete Gidiyor) yönetti; bu film, Bir Vatandaşın Araştırması ile birlikte en popüler filmlerinden biriydi. La proprietà non è più un furto (1973; “Mülk Artık Hırsızlık Değildir”) ve Todo modo (1976; “Öyle ya da Başka”) gibi daha sonraki filmleri ne eleştirel ne de popüler bir başarı elde etti. Petri'nin son çalışmaları Jean-Paul Sartre'ın Les Mains satışlarından uyarlanan Le mani sporche (1978; Dirty Hands) adlı televizyon yapımı; ve Giancarlo Giannini'nin başrol oynadığı Le buone notizie (1980; İyi Haber) filmi.