С октября 2018 года возглавляет телеканал ТНТ. Также Роман Петренко является одним из управляющих директоров субхолдинга «Газпром-медиа Развлекательное телевидение (ГПМ РТВ), где отвечает за программную стратегию, запуск новых телевизионных продуктов и контроль их эффективности.

С 2014 года по 2018 год курировал проект международного развития «Газпром-медиа» по продаже телевизионных форматов ГПМ РТВ на международные рынки.

С июля 2013 года по декабрь 2014 года возглавлял Совет директоров телеканала ТНТ.

С 2002 года по 2013 год занимал должность генерального директора телеканала ТНТ.

С 1998 года по 2002 год руководил телеканалом СТС.

В 1996 году работал менеджером по маркетингу в табачной компании R.J.Reynolds.