Родился 22 октября 1913 года в с. Шурала Свердловской области. Служил на флоте с 1932 года. В 1937 году окончил Высшее военно-морское училище им. М. В. Фрунзе, в 1940 году - специальные классы командного состава. Га Тихоокеанском флоте прошел путь от штурмана до командира подводной лодки. Участник советско-японской войны 1945 года. В дальнейшем служил на Балтийском флоте.

После окончания Военно-морской академии им. К. В. Ворошилова, в 1955 году А. И. Петелин направлен на Северный флот начальником штаба, а затем командующим 1-й флотилией подводных лодок. Контр-адмирал А. И. Петелин был руководителем первого похода атомной подводной лодки К-3 к Северному полюсу в 1962 году.

В 1964 году назначен первым заместителем командующего Северным флотом. С декабря 1970 года вице-адмирал А. И. Петелин - начальник Высших специальных классов ВМФ. С 1973 года вице-адмирал А. И. Петелин - в запасе.

За успешное выполнение заданий командования и проявленные при этом мужество и отвагу Указом Президиума Верховного Совета СССР от 20 июля 1962 года контр-адмиралу А. И. Петелину присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда». Награждён двумя орденами Ленина, двумя орденами Красного Знамени, двумя орденами Красной Звезды.

Герои Петроградской стороны : краткие биографии Героев Советского Союза, Героев Социалистического Труда и почетных граждан Санкт-Петербурга, чья жизнь была связана с Петроградской стороной / составители: В. И. Щербаков, Г. М. Атаманова, И. В. Вчерашняя ; редактор: О. Капполь. - Санкт-Петербург : Златоуст, 2010.