Po wybuchu wojny serbsko-bułgarskiej w 1885 uczestniczył w opracowaniu planów strategicznych, był zwolennikiem zatrzymania pochodu wojsk serbskich w rejonie Slivnicy. Za zasługi wojenne awansował na majora i został uhonorowany Orderem Waleczności II klasy. W 1887 objął stanowisko komendanta szkoły wojskowej w Sofii. W lutym 1887 tłumił zamieszki antyrządowe w Silistrze i w Ruse. Utworzony przez Petrowa sąd wojskowy skazał na karę śmierci przywódców buntu. W tym samym roku Petrow kierował przez dwa miesiące ministerstwem wojny, a od 1888 kierował sztabem generalnym armii bułgarskiej. W latach 1894–1896 ponownie kierował ministerstwem wojny. W listopadzie 1896 wycofał się z działalności politycznej.
Kariera polityczna Od 1896 pracował w spółkach, zajmujących się budową linii kolejowych. W 1898 powołany na pełnomocnika i akcjonariusza spółki zajmującej się budową linii z Radomira do Giueszewa. Linia miała w przyszłości połączyć Sofię ze Skopjem, ale nie została ukończona z powodu braku funduszy. Powrócił do działalności politycznej w 1900, obejmując stanowisko ministra spraw wewnętrznych. Wkrótce popada w konflikt z premierem Todorem Iwanczowem i odchodzi z rządu. Ciesząc się zaufaniem księcia Ferdynanda, w 1901 Petrow staje na czele rządu przejściowego, którym kierował przez miesiąc.