A la qualificació, Petrov va classificar-se com a vuitè, però es va retirar després d'impactar-se a l'esquena de Michael Schumacher a la volta 16, causant un cotxe de seguretat. Es va convertir en el tercer contacte entre la parella el 2011, quan Petrov semblava estar massa involucrat en intentar superar Alonso en la llarga recta abans de la curva 3. Va incurrir en una penalització de cinc places per l'incident a la inauguració, el que significava que havia de començar la cursa des del setzè lloc. Va acabar la cursa onzena, davant del seu company d'equip Bruno Senna, i es va perdre les posicions de puntuació. Després de acabar 13è a Abu Dhabi
, Petrov va llançar un atac contra el seu equip en una entrevista a la televisió russa, citant falta de desenvolupament, errors d'estratègia i crítiques als pilots per part de la direcció de l'equip. Petrov es va disculpar per l'explosió amb un correu electrònic a tot el personal de Renault, amb Éric Bouiller afirmant que el cas estava tancat. Petrov va acabar la temporada amb un desè lloc a Brasil, però amb Adrian Sutil acabant sisè en la cursa, Sutil va passar per davant de Petrov per al novè lloc en la classificació final del campionat.