Евгений Петров родился в 1903 году в Одессе и до переезда в Москву работал корреспондентом Украинского телеграфного агентства и инспектором одесского уголовного розыска. В автобиографии Ильфа и Петрова (1929 год) об этом периоде жизни Петрова сказано: «Первым его литературным произведением был протокол осмотра трупа неизвестного мужчины».

В 1923 году Петров приехал в Москву, где стал сотрудником журнала «Красный перец» и быстро приобрел репутацию остроумного фельетониста. В 1926 году пришёл работать в газету «Гудок», а затем в сатирическом журнале «Чудак», где и познакомился с Ильей Ильфом. Тогда они впервые стали работать вместе и у них появился общий псевдоним – Ф. Толстоевский, которым был подписан цикл сатирических новелл из жизни придуманного Ильфом и Петровым анекдотического города Колоколамска.

Однако настоящее творческое содружество Евгения Петрова и Ильи Ильфа началось с совместной работы над романом «Двенадцать стульев» в 1927 году. История создания романа описывается в одной из глав книги Валентина Катаева «Алмазный мой венец». Писатель-сатирик Виктор Ардов вспоминает о совместной работе Ильфа и Петрова: «Каждый из соавторов имел неограниченное право вето: ни одно слово, ни одна фраза (не говоря уже о сюжетном ходе или об именах и характерах персонажей) не могли быть написаны, пока оба не согласятся с этим куском текста, с этой фразой, с этим словом. Часто такие разногласия вызывали яростные ссоры и крики (особенно со стороны пылкого Евгения Петровича), но зато уж то, что было написано, получалось словно литая деталь металлического узора — до такой степени все было отделано и закончено».

В 1935-1936 годы Ильф и Петров совершили путешествие по США, результатом которого явилась книга «Одноэтажная Америка» (1937). Книги Ильфа и Петрова неоднократно инсценировались и экранизировались.

Во время Великой Отечественной войны Петров стал фронтовым корреспондентом. Погиб 2 июля 1942 года — самолёт, на котором он возвращался в Москву из Севастополя, был сбит немецким истребителем над территорией Ростовской области.