Hijo del docente Gustavo Petro y Clara Nubia Urrego. Nació el 19 de abril de 1960 en Ciénaga de Oro, Córdoba. Fue bautizado Gustavo Francisco en honor a su padre y su abuelo. Petro se graduó a los 16 años del colegio Nacional San Juan Bautista De La Salle y logró uno de los mejores puntajes del examen del Icfes.
A los 17 años se vinculó al grupo guerrillero Movimiento 19 de Abril (M-19). En el año 1982 se graduó como economista de la Universidad Externado de Colombia.
Tras desmovilizarse del grupo guerrillero M-19 viajó a Bélgica, donde realizó un diplomado en Medio Ambiente y Desarrollo Poblacional en la Universidad Católica de Lovaina.
Luego inició estudios de Doctorado en Nuevas Tendencias de la Administración de Empresas en la Universidad Jorge Tadeo Lozano y la Universidad de Salamanca.
Junto a otros desmovilizados del proceso de paz, Petro fue cofundador del partido político Alianza Democrática M-19, movimiento que participó en la Asamblea Nacional Constituyente de 1991 y, en consecuencia, influyó en la redacción de la Constitución de 1991.
Con el apoyo de este movimiento llega a la Cámara de Representantes en 1991 por el departamento de Cundinamarca.
En 1998 aspira junto con Antonio Navarro Wolff a la Cámara de Representantes nuevamente, esta vez en la circunscripción de Bogotá y por el Movimiento Vía Alterna, que había fundado junto con otros exmilitantes de la AD M-19. En esta oportunidad logra regresar a la Cámara de Representantes, perteneciendo a la lista más votada.
En las elecciones de 2002 aspira de nuevo a esta corporación obteniendo la más alta votación. Durante su investidura Petro denunció la presunta infiltración paramilitar en la Fiscalía General de la Nación durante la gestión de Luis Camilo Osorio.
En 2006 fue elegido senador de la República con la tercera votación más alta del país. Durante ese año destapó el escándalo de la llamada parapolítica, que demostraba vínculos de políticos con grupos paramilitares, hecho que lo llevó a ser elegido como el personaje del año por diferentes medios de comunicación. A finales de 2007 realizó también el debate sobre la Farc-política, que relacionaba a algunos políticos con la guerrilla de las FARC, denunciando casos como el del representante Luis Fernando Almario, que fue detenido meses después.
En el 2008, impulsó una disidencia en el partido a través de la «lista 19» para las elecciones al 2º Congreso de Unidad Nacional del Polo, apoyada por miembros del partido que consideraban que este debía «acercarse más al centro del espectro político y ejercer una política de izquierda moderna y alejada de tesis radicales». La «lista 19» se consagró como la segunda lista más votada del país con 59 389 votos.
Tras su salida del Polo Democrático Alternativo, Petro constituyó mediante recolección de firmas el «Movimiento Progresistas» para las elecciones locales de Bogotá de 2011. Petro fue el candidato a la Alcaldía por el movimiento.
Gustavo Petro logró el 32,22% de los votos para la Alcaldía de Bogotá el 30 de octubre del 2011, superando a sus competidores Enrique Peñalosa que obtuvo el 24,98% de los votos y Gina Parody que logró 16,76%.
En la gestión de Petro se adelantaron medidas como la prohibición al porte de armas de fuego, que llevaron a la reducción de la tasa de homicidios, alcanzando la cifra más baja de las últimas dos décadas.
Estableció como política pública en 2012 la ampliación del mínimo vital de agua potable consistente en (6m3) para las viviendas de estrato 2, luego de que durante la alcaldía de Clara López Obregón se implementara con el estrato 1.
A su vez, la administración desde principios de 2014 comenzó a entregar un subsidio especial para la población afiliada al SISBEN 1 y 2 de 40% del valor del pasaje, para lo cual destinó 138 mil millones de pesos.
Gustavo Petro celebró el triunfo por pasar a segunda vuelta en compañía de su Colombia Humana. Aunque la lucha con Sergio Fajardo fue ardua, el exalcalde de Bogotá logró obtener su tiquete junto al aspirante del Centro Democrático, Iván Duque, el próximo 17 de junio
Aunque para muchos por las alianzas dadas al candidato del Uribismos se habla que se necesita que llegue el domingo 17 y que a alas cuatro de la tarde de ese día se haga conteo para decir que Duque logro la Curul sin embargo en las calles de Colombia se habla que no es fácil pero tampoco imposible , esperemos hasta ese día , y resaltando la frase de nuestros abuelos , cada día tiene su afán y las elecciones son el 17 de junio para saber quien es el presidente de los Colombianos