Петрук в начале 2000-х был помощником вице-премьера и первого заместителя секретаря СНБО. В течение двух лет работал на руководящих должностях в НАК «Энергетическая компания Украины». С 2006 по 2010 годы занимал должность начальника управления экспертизы и анализа развития техногенной, экологической, ядерной безопасности и природопользования Секретариата Кабмина. С 2011 по 2015 годы занимал руководящие должности в Государственном управлении делами.

С 2015 по 2019 годы возглавлял Государственное агентство Украины по управлению зоной отчуждения, где попал в несколько коррупционных скандалов и уволился. Затем Петрук без опыта работы в морской сфере стал заместителем председателя экономики в ГП «АМПУ». В марте 2023 года он был назначен госсекретарем.

Его жена Виктория Петрук в сентябре 2022 года получила квартиру в Киеве (54,4 кв. м) стоимостью 2,98 млн гривен.

«Антикоррупционная правда»

Сообщение Жена госсекретаря Минэкономики Виталия Петрука во время войны получила квартиру за 3 млн. гривен появились сначала на Антикоррупционная правда.