После окончания академии Владимир Николаевич Петренко был назначен на должность инженера авиационной эскадрильи одного из подразделений ВВС на Дальнем Востоке.

С 1960 по 1988 г. его служба проходила в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского на кафедре теории реактивных двигателей в качестве инженера, преподавателя, старшего преподавателя. Выполнил ряд научно-исследовательских работ, внедрил несколько изобретений, являлся соавтором учебных пособий по дисциплинам кафедры, руководил курсовым и дипломным проектированием. Оказал большую помощь в организации учебного процесса по подготовке инженеров ВВС в Республике Куба.

После увольнения из Вооруженных Сил Владимир Николаевич был назначен заведующим кафедрой графики. За 12 лет руководства кафедрой (1988—2000) при его непосредственной участии был впервые разработан и издан сборник задач по начертательной геометрии, впервые разработана и включена в учебную программу курсовая работа на тему «Разработка конструкторской документации на изделия авиационной техники», изданы учебные пособия по пассивной и интерактивной компьютерной графике, активно проводилась учебно-методическая и научно-исследовательская работа.

С 2000 по 2002 г. В. Н. Петренко продолжал работать на кафедре инженерной графики на должности доцента. Неоднократно поощрялся командованием ВВС и академии.

Награжден рядом медалей.