Ծնվել է ՀՀ Աշտարակ քաղաքում: 1954թ. Վարդգես Պետրոսյանն ավարտել է Երևանի համալսարանի բանասիրական ֆակուլտետի ժուռնալիստիկայի բաժինը։ 1954-55թթ. աշխատել է Նոր Բայազետի (այժմ` Գավառ) շրջանային թերթում` որպես պատասխանատու քարտուղար, 1955-57թթ.` «Սովետական Հայաստան» օրաթերթում` որպես գրական աշխատող, 1957-61թթ.` «Ավանգարդ» թերթում` պատասխանատու քարտուղար, ապա խմբագրի տեղակալ: 1961-66թթ. եղել է «Պիոներ կանչ» թերթի խմբագիրը, 1967-75թթ.՝ «Գարուն» ամսագրի գլխավոր խմբագիրը, 1975-81թթ.՝ Հայաստանի գրողների միության վարչության առաջին քարտուղարը, 1981-88թթ.՝ նախագահը, 1976թ-ից՝ ԽՍՀՄ գրողների միության վարչության քարտուղարը, 1988-94թթ.` Հայաստանի մշակույթի ֆոնդի նախագահը, 1994թ.` «Երկիր Նաիրի» շաբաթաթերթի հիմնադիր-խմբագիրը։ Գրականություն է մտել բանաստեղծություններով, այնուհետև անցել է արձակի, գրել պատմվածաշար, վիպակներ և այլ գործեր։ Բեմադրվել է նրա թատերգությունը, բեմականացվել են մի շարք գործեր։ Հրատարակվել են նաև նրա մի շարք ժողովածուներ: Վարդգես Պետրոսյանի ստեղծագործությունները թարգմանվել են ռուսերեն, լիտվերեն, լատիշերեն, բուլղարերեն, անգլերեն, սերբո-խորվաթերեն, չեխերեն, ուկրաիներեն, վրացերեն և այլ լեզուներով: 1975-85թթ. եղել է ՀԽՍՀ, 1984-89թթ.` ԽՍՀՄ Գերագույն Խորհուրդների, 1990-94թթ.` ՀՀ ԱԺ պատգամավոր: 1982թ. Վարդգես Պետրոսյանը պարգևատրվել է «Հոկտեմբերյան հեղափոխության» և «Պատվո նշան» շքանշաններով: 1969թ. արժանացել է Հայաստանի լենինյան կոմերիտմիության, 1979թ.՝ ՀՀ Պետական մրցանակի։ Սպանվել է Երևանի սեփական բնակարանի շքամուտքի մոտ, թաղված է Աշտարակում: