Очень долго никто и не догадывался об их отношениях. Только в 2014 году Петренко официально развелся с Климовой и начал жить с Бродской, которая на тот момент была от него беременна. С Кристиной актер расписался спустя два года, когда она была беременна вторым ребенком.
Петренко – многодетный отец. В браке с Климовой у него появилось два мальчика: 11-летний Матвей и 9-летний Корней. Кристина подарила артисту двух девочек: Софию-Каролину, которой скоро исполнится 3 года и 10-месячную малышку, имя которой родители до сих пор не оглашают.