Ученик А. А. Грушки, М. М. Покровского и С. И. Соболевского, известен прежде всего как блестящий переводчик, редактор и комментатор античных авторов. Ему принадлежат переводы «Сна Сципиона» Цицерона, сатир Ювенала (в соавторстве с Дмитрием Саввичем Недовичем) и Персия, эпиграмм Марциала, «Апофеоза божественного Клавдия» Сенеки, «Завещания поросенка» Сульпиция, издание Лукреция с параллельным стихотворным русским переводом и обширными комментариями, ставшее одним из наиболее авторитетных изданий (1946-1947), полный комментированный перевод сочинения Витрувия «Об архитектуре», книга «Латинские эпиграфические стихотворения» (1962), представляющая собой сборник надписей, снабженных переводом и комментарием, ряд глав в двухтомной «Истории римской литературы», а также переводы фрагментов произведений многих греческих и римских авторов, включенные в сборники «Античные авторы об искусстве» (М., 1938), «Греческие эпиграммы» (М.; Л., 1935), «Архитектура античного мира» (сост. В. П. Зубов, Ф. А. Петровский; М., 1940).

В Университете Ф. А. Петровский начал читать со студентами оды Горация, но, не успев даже принять зачета по своему курсу, был уволен с кафедры классической филологии сразу же после того, как заведование ею перешло к Н. Ф. Дератани, и перешел в Институт мировой литературы на должность заведующего сектором античной литературы.