Гай Петелий принадлежал к плебейскому роду Петелиев, его отцом, возможно, был консул 360 до н. э. Гай Петелий Либон Визол.
В 358 до н. э. Гай Петелий был избран народным трибуном. В этой должности он внёс на рассмотрение сената закон (лат. Lex Poetelia), главной целью которого было обуздать подкуп избирателей новыми людьми, домогавшихся должностей.
В 346 и 326 до н. э. Гай Петелий дважды избирался консулом. Во время второго консульства он провёл ещё один закон (лат. Lex Poetelia Papiria). Закон гласил, что должник отвечает по своим долгам только своим имуществом. Таким образом, должники были освобождены от кабалы и впредь запрещалось отдавать их в рабство. Однако, законом оговаривалось, что в рабство можно было отдать должников, но только тех, кто получил наказание за причиненный ущерб.
В 313 до н. э. Гай Петелий был назначен диктатором. Отправившись в Самний вместе с начальником конницы Марком Фослием Флакцинатором, Петелий принял войска у консулов предыдущего года, осаждавших Бовиан. Оставив Бовиан, диктатор устремился к Фрегеллам, захваченным самнитами. Однако, эту крепость он взял без боя, так как самниты ночью бежали. Оставив в городе гарнизон, Петелий отправились в Кампанию, где взял Нолу. Однако, по другой версии, которую приводит Ливий, честь взятия Нолы принадлежит консулу Гаю Юнию Бубульку Бруту, а Гай Петелий был назначен диктатором для вбития гвоздя.
