Ostatni raz na podium zawodów PŚ stanął 21 grudnia 2014 w Davos, gdzie był drugi w sprincie stylem dowolnym. W sezonie 2009/2010 zajął osiemnaste miejsce w klasyfikacji generalnej oraz trzecie miejsce w klasyfikacji sprinterskiej.
W lutym 2010 roku wziął udział w igrzyskach olimpijskich w Vancouver, gdzie wraz z Nikołajem Moriłowem wywalczył brązowy medal w sprincie drużynowym techniką dowolną. Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach olimpijskich w Soczi był ósmy w sprincie stylem dowolnym.
Na mistrzostwach świata w Val di Fiemme w 2013, gdzie razem z Nikitą Kriukowem zwyciężył w sprincie indywidualnym techniką dowolną. W tej samej konkurencji Pietuchow i Kriukow wywalczyli srebrny medal podczas mistrzostw świata w Falun w 2015. Był też między innymi dziewiąty w sprincie indywidualnym techniką dowolną na mistrzostwach świata w Libercu w 2009.
W 2016 został zawieszony przez FIS w startach międzynarodowych w związku z podejrzeniem o stosowanie dopingu. W 2017 Międzynarodowy Komitet Olimpijski dożywotnio zdyskwalifikował Pietuchowa.
Jest żonaty z Jekatiernią;