Format sota la direcció del seu pare, Jean Antoine Petipa, fou primer ballarí i mestre de ball a Nantes i al Grand Théâtre de Bordeus. Després treballà al Teatro Real de Madrid, on s’inicià en l’escola de boleros i en el folklore hispà, a més d’aprendre a tocar les castanyoles. Un afer amorós que acabà amb un duel l’obligà a deixar l’Estat espanyol i es traslladà a París. El 1859 fou requerit per a ocupar el càrrec de primer ballarí al Teatre Mariinskij de Sant Petersburg. Deu anys després fou nomenat coreògraf d’aquest mateix teatre, a més de mestre principal de l’Escola Imperial de Dansa i responsable dels ballarins i el repertori del Teatre Imperial. Mentre estigué al capdavant d’aquesta institució, creà diversos ballets i feu nombroses adaptacions i escenes de ballet d’òpera. Hereu de l’escola d’A. Vestris i de la reforma de J.G. Noverre, Petipa estigué sota la direcció dels coreògrafs Jules Perrot i d’Arthur Saint-Léon. A partir del 1880, per influència de les estrelles italianes convidades per Petipa a ballar a Sant Petersubrg, la dansa a Rússia feu un pas endavant. Fou llavors que nasqué el ballet acadèmic rus, una simbiosi entre l’escola francesa -elegant, mesurada, amb sensibilitat i aplom- i la lleugeresa de l’escola italiana, ambdues passades a través del filtre del caràcter eslau. Entre els seus muntatges cal destacar Don Quixote (1870), La bayadère (1877), La bella dorment (1890), El trencanous (1892), juntament amb el seu ajudant Lev Ivanov, El llac dels cignes (1893), també amb la collaboració de L. Ivanov, i Raymonda (1898).