В 341 году был назначен консулом вместе с Антонием Марцеллином, а с 5 июля 345 года по 26 декабря 346 (согласно Хронографии 354 года) был префектом города Рима.
Принадлежал к ветви Пробов знатного рода Петрониев, известного ещё с республиканского времени. Представители этого рода неоднократно занимали высшие государственные должности. Отцом Петрония Пробина был Петроний Пробиан, консул 322 года и префект Рима в 329—331 годах. Его сын — Секст Клавдий Петроний Проб, занимал должность консула в 371 году, внуки — Аниций Гермогениан Олибрий и Аниций Пробин — в 395, Аниций Проб — в 406. Его сестрой, возможно, была Фальтония Веттия Проба, поэтесса. Известно, что и сам Петроний Пробин писал стихи. Был христианином.
