Професіональну тренерську кар'єру розпочав в запорізькому «Торпедо», де входив до тренерського штабу впродовж 1993—1994 років, згодом працював на аналогічній посаді в ЦСКА-2 (Київ). А в 1998 році очолив другу київську армійську команду, яка в той час виступала в першій українській лізі. Згодом тренував учасників другого за рангом дивізіону України, а саме: «Спартак» (Суми) та ФК «Вінниця». Після чого подальша кар'єра Олександра Васильовича була вже пов'язана суто із дитячо-юнацьким футболом, спочатку він працював тренером в ДЮСШ«Динамо» (Київ), а вже потім в РВУФК (Київ). З 2010 року працює головним тренером різних юнацьких збірних України, де за підсумками різних років вже встиг здобути для українського футболу різноманітних міжнародних успіхів.
18 серпня 2021 року призначений в.о. головного тренера національної збірної України[2][3]. 17 листопада 2021 року призначений головним тренером національної збірної України. Петраков попросив знизити йому зарплатню, і на посаді головного тренера отримував у 7-8 разів менше за Шевченка, заявивши, що йому стільки не треба — «люди не зрозуміють»[4][5]. Під його керівництвом у відборі на чемпіонат світу 2022 Україна завершила груповий етап двома перемогами та трьома нічиїми, в першій грі етапу плей-оф обіграла Шотландію (3:1), але у вирішальному матчі програла збірній Уельсу з рахунком 0:1[6] та не пройшла до фінальної частини ЧС-2022. 31 грудня 2022 року контракт Петракова зі збірною України завершився[7].
