Espanjan sisällissodan syttyessä Petrović päätti liittyä taisteluun Espanjan tasavallan puolella ja matkusti Espanjaan ystävänsä Sreten Dudićin kanssa Fernández García-nimellä. Saavuttuaan molemmat lentäjät lähetettiin 26-päiväiseen koulutukseen Albaceteen ennen kuin heidät lähetettiin rintamalle. Osallistuessaan useisiin taisteluihin, mukaan lukien Madridin piiritys
Petrović tapettiin 12. heinäkuuta 1937, samana päivänä hän sai viidennen vahvistetun tapponsa. Pian hänen kuolemansa jälkeen hänen veljensä Dobre saapui Espanjaan ja otti hänen paikkansa laivueessa.