Comienza a estudiar a los ocho años con el platense Atilio Boveri. Cuando cuenta 19 años realiza una exposición de dibujos y caricaturas en su ciudad natal; luego expone óleos que nos recuerdan los paisajes serranos de Fray Guillermo Butler. En 1913 le otorgan una beca para estudiar en Italia, viaja con una carta de recomendación a Cesáreo Bernaldo de Quirós, a quien visita en su Villa Linda, en las afueras de Florencia; previamente a tomar el barco esa misma tarde visita la exposición de Quirós que se encontraba en la calle Florida.
En Italia se relaciona con el grupo Futurista, pero se dedica sobre todo a hacer proyectos de vitraux y de mosaicos. Realiza una exposición en Florencia, en la galería Gonelli donde ya aparecen pinturas no figurativas. Luego se traslada a Roma y Milán, donde vive junto a su amigo Xul Solar y conoce a Marinetti, el padre del Futurismo. Envía obras al Salón Nacional de Buenos Aires, pero las mismas son rechazadas.
Luego viaja a París donde le presentan a Leonce Rosemberg, el más importante marchand de la época, quien le ofrece un contrato. Pettoruti le manifiesta que siente nostalgias de su país luego de 11 años de ausencia y que viajará por 6 meses en la Argentina y luego trabajará con él. Desgraciadamente no cumple con su deseo y recién volverá a Europa 27 años después…
En nuestro país, en diciembre de 1924, realiza en Witcomb una exposición que genera una gran polémica. En la inauguración sus obras son salivadas y al día siguiente les debe colocar vidrios para protegerlos; su obra es incomprendida y ridiculizada y la llaman “subversiva”…
Dos años después es invitado por el Dr. Ramón J. Cárcano, Gobernador de Córdoba, para exponer en su provincia. Fue recibido con gran protocolo y en la estación de tren lo reciben los alumnos de la Escuela de Arte Figueroa Alcorta. El Gobernador adquiere el día 3 de septiembre de 1926, para la colección del Museo Provincial de Bellas Artes “Emilio Caraffa”, la obra “Los Bailarines” (de 75 por 55 centímetros, del año 1918) en la suma de 1.000 pesos (equivalentes a 4.674 dólares del año 2006) y por ello debe soportar acusaciones de “malversación de fondos públicos”; ¡hoy la obra vale por lo menos 100 veces más!
En 1930 lo designan Director del Museo Provincial de Bellas Artes de La Plata; al poco tiempo lo despiden y dos meses después lo vuelven a reponer en el cargo… En 1940 el Museo Nacional de Bellas Artes adquiere en una suma irrisoria “El Improvisador”, obra capital donde desarrolla su serie de “los arlequines”.
Sin duda Pettoruti revolucionó la plástica nacional, a partir de su admiración por Juan Gris se ocupa, a diferencia del maestro español de dar color a los planos y hace la apología de la composición en cada una de sus obras.
En 1948 el Ministro de Cultura de turno, Oscar Ivanissevich quiere que no sea aceptada la obra que envía al Salón Nacional; dos de los Jurados: Quirós y Soldi amenazan con renunciar y comunicar esta alternativa a la prensa, ante lo cual el Ministro revierte su “insinuación”, pero el día de la inauguración del Salón habla de “pinturas perversas”…
En Estados Unidos expuso en el Museo de Arte de San Francisco, donde le adquieren otra de sus obras capitales: “El Quinteto”, que nos recuerda a la obra de Pablo Picasso; simultáneamente exponía allí Florencio Molina Campos.
En 1953 se instala definitivamente en París, donde vivirá los últimos años de su vida.