Алексей Петренко родился на Украине под Черниговом. В 1961 году окончил Харьковский театральный институт. Поступил на службу в Запорожский музыкально-драматический театр им. Щорса, еще через два года — в Донецкий областной русский драматический театр в Мариуполе.
В 1964 году стал актером Ленинградского театра имени Ленсовета, в 1977-м перешел в московский Театр на Малой Бронной. В 1978 году Петренко начал служить во МХАТе. В 1991 году стал штатным сотрудником Киностудии имени Горького.
Прославили Петренко кинороли, которых на его счету около 80, в том числе в фильмах «Женитьба», «ТАСС уполномочен заявить», «Жестокий романс», «Воспоминаниях о Шерлоке Холмсе», «Пиры Валтасара, или ночь со Сталиным», «Сибирский цирюльник». Выделяется в его наследии монолог летчика в картине Алексея Германа «Двадцать дней без войны»...
У таких выдающихся артистов, как Алексей Петренко, пожалуй, очень сложно выбрать лучшую роль. Поскольку каждая из них была наполнена его необычайной и искренней самоотдачей. Тем не менее, «НИ» обозначит несколько самых народно-известных его ролей.
Алексей Петренко рассказывает о фильме «Агония», Распутине и заповедях Христовых