Vitalij Petrov se v roce 2009 stal první ruským pilotem v historii formule 1. Příležitost mu dal tým Renault vedle Roberta Kubici. Petrov od začátku předváděl slibné výkony. Zatímco rychlost mu nescházela, problémy měl s konzistencí, často se dopouštěl vážných chyb. Nakonec se dočkal prodloužení smlouvy na roky 2011 a 2012.
V roce 2011 se ruský závodník zlepšil, ale jeho výkony nijak nevyčnívaly. Na konci sezóny se s ním tým Renault překvapivě rozloučil a dlouho se zdálo, že v roce 2012 Petrov závodit nebude. Na poslední chvíli (po prvních předsezónních testech) ale podepsal s Caterhamem a nahradil Jarna Trulliho.