Максим Петренко народився 11 грудня 1983 року у Києві. У 2000 році закінчив київську середню школу № 264.

У 2002 році Максим вступив на навчання до Відкритого міжнародного університету розвитку людини «Україна», який  закінчив з відзнакою у 2008 році,  отримавши повну вищу освіту за спеціальністю «Комп’ютерний еколого-економічний моніторинг», здобувши кваліфікацію «науковий співробітник «Комп’ютерні системи еколого-економічного моніторингу». Професійну кар’єру Максим Петренко розпочав ще під час навчання у 2003 році з посади лаборанта кафедри комп'ютерної інженерії. Підвищував кваліфікацію в Інституті інформаційних і бізнес-технологій за фахом «менеджер комп’ютерних систем, системний адміністратор». Після закінчення університету у 2008 році почав працювати викладачем Інституту комп’ютерних технологій. В різний час працював на усіх кафедрах інституту. Як викладач центру інформаційного доступу навчався та проходив стажування в Республіці Корея. Брав участь і став фіналістом Міжнародних змагань автономних роботизованих платформ “Roborace”. Пізніше готував до цих змагань і студентів. У 2011-2013 роках викладацьку роботою в університеті Максим поєднував з викладанням інформатики дітям у школі.

Максим Петренко був учасником Революції Гідності. У квітні 2014 року він долучився до лав Національної гвардії України і потрапив до новоствореного добровольчого батальйону оперативного призначення імені Героя України генерал-майора Сергія Кульчицького. Прослужив два роки. Брав участь у бойових діях у районі Дебальцевого та Слов'янська.  Нагороджений відзнакою «За доблесну службу» та іншими нагородами. Під час ротацій продовжував викладати.

Після повернення до мирного життя у 2016 році ветеран продовжив викладацьку роботу в університеті. У 2017 році пройшов курс підвищення кваліфікації за програмою «Інструменти аналізу, обробки та візуалізації даних» в Навчально-науковому центрі «Світовий центр даних із геоінформатики та сталого розвитку» НТУУ КПІ. В цей же час створив та очолив в університеті «Україна» науково-навчальну лабораторію кібер-фізичних систем. 

В 2017 році взяв участь у проєкті «Голос війни: школа публіцистики для ветеранів АТО» від ГО «Інтерньюз-Україна» за підтримки Міністерства міжнародних справ Канади та Міжнародного фонду «Відродження», в результаті чого його твори були надруковані у збірці оповідань-спогадів про війну  «Голос війни: історії ветеранів». 

2018 року за програмою для ветеранів Максим пройшов навчання в Київській школі економіки. Отримав грант на розвиток бізнесу з виробництва електронних програмованих конструкторів. Зареєстрував власну торгову марку.

З метою вшанування пам’яті полеглих побратимів, у 2019 році Максим видав власну книгу «Спокійної ночі», де описаний початок російсько-української війни та перші бої під Слов'янськом. 

«Книга про весну-літо 2014 року. Про ті яскраві, хвилюючі, а часом страшні події, які ми переживали тоді. І про життя. Про те, як переплітається життя особисте, професійне, громадянське, військове. І про спілкування. Спілкуванню у книзі відведене важливе місце. Книга може дати відчути і зрозуміти важливість спілкування у складні моменти життя. Книга для тих, хто хоче пережити яскраве та цікаве життя на межі, зазирнути глибше. Для тих, хто шукає героїчні пригоди спецназу, — вона не підійде. Саме тому книга отримала дивну, на перший погляд, назву – „Спокійної ночі“. Це фраза з переписки. Вона набуває додаткових сенсів на фоні бойових дій», – розповідав Максим Петренко.

Максим був активістом київського ветеранського середовища. Також як автор книги був активним учасником книжкових Ветеранських наметів і Всеукраїнського форуму військових письменників. 

У 2020 році Максим Петренко як ІТ-волонтер створив цифровий просвітницький проєкт OpenLib.info для публічних бібліотек міста Києва. В рамках проєкту була проведена обробка даних про книжкові фонди публічних бібліотек Києва та створені пошукові інтерактивні web-полиці. На основі проведених досліджень у 2021 році Максим захистив докторську дисертацію та отримав звання кандидата технічних наук. 

На момент початку повномасштабної війни очолював кафедру комп'ютерної інженерії Інституту комп’ютерних технологій Відкритого міжнародного університету розвитку людини «Україна».

У перший день повномасштабного вторгнення Максим Петренко повернувся на військову службу до 27 Печерської бригади Національної гвардії. Виконував завдання з оборони Києва та на сході країни. 

1 червня 2022 року виконував бойове завдання з утримання населеного пункту Студенок Харківської області та проводив розвідку прилеглої території.

У 2022 році захистив кандидатську дисертацію та очолив кафедру комп'ютерної інженерії. До війни працював програмістом та викладав в Інституті комп'ютерних технологій Університету «Україна».

З перших днів повномасштабного вторгнення Максим Петренко повернувся на військову службу до 27 Печерської бригади Національної гвардії. Виконував завдання з оборони Києва та на сході країни. 1 червня 2022 виконував бойове завдання з утримання населеного пункту Студенок Харківської області та проводив розвідку прилеглої території.

Близько 05:00 ворог почав артилерійський та мінометний обстріл даного населеного пункту та разом з цим близько 07:00 години було зафіксовано рух ворожої техніки та піхоти, які почали штурмувати передові позиції. Група розвідки, до складу якої входив старший солдат Максим Петренко, почала бій з ворогом, але близько 11:45 гвардійці отримали від командування наказ відходити до раніше ухваленої точки збору, оскільки ворог мав переважаючі сили. Під час переправлення через дамбу, групу накрив мінометний обстріл, в результаті якого старший солдат Максим Петренко отримав поранення в ліву руку. Надавши першу допомогу Максиму, бійці зрозуміли що зажаті з усіх сторін ворогом. Тоді Максим Віталійович, приймає рішення залишитись на позиції, а решту групи відправити далі, задля збереження підлеглому особовому складу життя. 

Старший солдат Петренко Максим Віталійович виявляючи мужність, сміливість, захищаючи незалежність та територіальну цілісність України взяв вогонь ворога на себе, що дало змогу військовослужбовцям його бойової групи вийти з оточення та залишитись живими. Понад рік Максима Петренка вважали безвісті зниклим.

У вересні 2022 року після деокупації Харківської області у братських могилах були знайдені фрагменти тіл полеглих військовослужбовців. 3 листопада 2023 року за результатами ДНК-експертизи було ідентифіковано тіло загиблого старшого солдата Петренка Максима Віталійовича.  Похований Максим Петренко 10 листопада 2023 року на Алеї Героїв на Лісовому кладовищі у місті Києві.