W latach 70. leczył chorych w Klinice Chorób Zawodowych Instytutu Medycyny Pracy w Przemyśle Węglowym i Hutniczym w Zabrzu, początkowo zajmował stanowisko asystenta, potem adiunkta, a następnie pełnił funkcje kierownicze w różnych placówkach i instytucjach. Również w kolejnych latach pracował głównie w dziale klinicznym, najpierw w szpitalu sióstr elżbietanek w Katowicach, a później w Ochojcu. Od połowy lat 70. XX w. związał się z katowicką kliniczną kardiologią, był też konsultantem wojewódzkim ds. kardiologii w województwie częstochowskim, a następnie w województwie katowickim (do 1989 r.). Pracował dodatkowo jako docent w Wyższej Szkole Wychowania Fizycznego w Katowicach.
W roku 1987 otrzymał tytuł profesora nadzwyczajnego, a w roku 1993 nominację na stanowisko profesora zwyczajnego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach. Pod kierunkiem prof. Petelenza 33 lekarzy uzyskało I st. i 25 II st. specjalizacji z zakresu chorób wewnętrznych a 12 specjalizacji z zakresu kardiologii. Jest też promotorem 17 przewodów doktorskich.