Vitālijs Petrovs (krievu: Виталий Александрович Петров; dzimis 1984. gada 8. septembrī Viborgā) ir Krievijas autosportists, 2009. gada GP2 vicečempions. Kopš 2010. gada piedalās Formula 1 pasaules čempionātā, kopš 2012. gada — Caterham komandas sastāvā.