Ю.Петров поступил на государственную службу в 2002 году: работал в Российском фонде федерального имущества советником председателя, начальником правового управления, затем временно исполнял обязанности председателя фонда. 12 апреля 2006 года назначен председателем Российского фонда федерального имущества.
С мая 2008 по декабрь 2011 гг. Ю.Петров работал руководителем Федерального агентства по управлению государственным имуществом.
В декабре 2011 года освобожден от должности руководителя Росимущества по его просьбе в связи с избранием депутатом Государственной Думы.