Родился 2 (15) ноября 1909 года в деревне Пахомовка ныне Кингисеппского района Ленинградской области. В 1926 окончил 5 классов школы.
В армии с октября 1931. До сентября 1932 служил в пехоте (Ленинградский ВО). В 1933 окончил Луганскую ВАШЛ, в 1934 – курсы командиров звеньев. Служил в строевых частях ВВС (Киевский ВО).
Участник боёв в Испании в мае-сентябре 1937 в должности пилота республиканских ВВС. Совершил 170 боевых вылетов на истребителе И-15. 25.07.1937 был ранен в воздушном бою, совершил вынужденную посадку.
После возвращения из Испании продолжал службу в строевых частях ВВС (Киевский ВО).
С апреля 1941 по май 1949 – лётчик-испытатель военной приёмки авиазавода № 21 (г. Горький). Испытывал серийные И-16 (1941), ЛаГГ-3 (1941-1942), Ла-5 (1942-1944), Ла-7 (1944-1946), Ла-9 (1946-1948), Ла-11 (1947-1949) и их модификации.
С мая 1949 по август 1950 – лётчик-испытатель военной приёмки авиазавода № 473 (г. Киев). Испытывал серийные Ан-2 и их модификации.
В 1950-1951 – командир авиазвена связи Управления 105-й истребительной авиационной дивизии (Киевский ВО). С июля 1951 подполковник М.С. Петров – в запасе.
Жил в городе Горький (ныне – Нижний Новгород). Умер между 1971 и 1985 годами.
Подполковник (1943). Награждён 2 орденами Красного Знамени, орденами Отечественной войны 1-й и 2-й степеней, Трудового Красного Знамени, Красной Звезды, медалями.
Награды М.С. Петрова:
2 ордена Красного Знамени – 22.10.1937 (за бои в Испании), 02.03.1938 (за бои в Испании)
орден Отечественной войны 1-й степени – 18.08.1945 (за испытания)
орден Отечественной войны 2-й степени – 19.08.1944 (за испытания)
орден Трудового Красного Знамени – 11.06.1971
орден Красной Звезды – 05.11.1946 (за выслугу лет)
медаль «За боевые заслуги» – 03.11.1944 (за выслугу лет)
медали
