Poco después regresó a Europa, actuando primero en Grecia y luego en París, ciudad donde en esta oportunidad se vinculó con Gardel —viejo conocido desde su época de actuación en la compañía de González Castillo—, quien lo invitó a participar en las dos películas que estaba próximo a filmar en la Ciudad Luz. Así, Petorossi se presentó como intérprete de la guitarra y como actor en los filmes Espérame y Melodía de arrabal, ambas en 1932, regresando luego ambos a Buenos Aires.
En 1933, formó parte del cuerpo de guitarras que acompañaba a Gardel, al cual completaban Guillermo Barbieri, Ángel Riverol y Domingo Vivas. Sus primeras grabaciones colaborando con el Zorzal datan del 13 de enero de 1933 —día en el que registraron Sueño querido, Mentiras, Aquellas cartas y Cara rota—, para diez días más tarde acompañarlo con la misma formación en el primer registro discográfico de La canción de Buenos Aires, que Azucena Maizani había estrenado poco tiempo antes en la comedia del mismo nombre pero que aún no había grabado.
Su última participación como integrante del conjunto acompañante de Carlos Gardel se produjo el 6 de noviembre de ese año, fecha en la que intervino en el registro de los temas Tu diagnóstico, El tirador plateado y Madame Ivonne. En ese lapso, que no alcanzó a diez meses, el Zorzal con ese acompañamiento efectuó nada menos que cincuenta y tres grabaciones, de acuerdo con la cuidadosa recopilación suministrada por Miguel Ángel Morena, cifra que Alberto Rasore eleva a sesenta y cuatro, considerando además los registros en los que Petorossi participó en el acompañamiento de Gardel luego de la muerte del Zorzal que se concretaron entre el 19 y el 22 de octubre de 1935. En esa oportunidad, se efectuó una reconstrucción de algunas grabaciones del cantor a dúo consigo mismo, agregando tomas de la primera voz que habían sido editadas en el año 1933.
En este mismo año de intensa actividad junto a Gardel, lo acompañó también en las presentaciones que el cantor realizó en la capital y en el interior del país, participando también en ese año en la comedia musical De Gabino a Gardel, escrita por Ivo Pelay.
Cuando a fines de 1933 Gardel emprendió una gira que se inició en Estados Unidos, país en el que estuvo durante todo el año siguiente y los primeros meses de 1935, y luego continuó, a partir de Nueva York, por países latinoamericanos con el trágico desenlace, Petorossi viajó con él, permaneciendo allí durante siete meses pero con muy escasas posibilidades de actuar, por lo que en julio de 1934 decidió regresar a Buenos Aires.
Fue entonces que Gardel volvió a convocarlo, junto a Barbieri y Riverol, quienes habían permanecido hasta entonces en la capital argentina.
La invitación tenía por objeto que los guitarristas lo acompañaran en la filmación de las películas que estaba próximo a realizar. Sin embargo, Petorossi, a diferencia de los otros dos colegas, decidió no moverse de Buenos Aires, dado que razones familiares comenzaban a impedirle alejarse del país, reemplazándolo entonces José María Aguilar. Se cuenta al respecto que Petorossi era hijo único y su madre, de avanzada edad y viuda, requería su compañía.
Su permanencia en la ciudad capital le permitió presentarse por entonces al frente de una orquesta ante los micrófonos de radio Argentina.
Siguió luego actuando en radios y teatros durante varios años, pero su participación se fue diluyendo paulatinamente y no tuvo ya nunca la trascendencia de la actividad que desarrollara hasta mediados de los años treinta. Se comentaba al respecto que la muerte de Gardel y sus acompañantes lo habían afectado profundamente.
1920 fue el año en el que dio inicio a su labor como compositor, escribiendo entonces las melodías de los tangos El Correntino, La Ñatita y Pico de Oro, cuya escasa trascendencia no permitían por entonces vislumbrar el perdurable éxito que tendrían muchas de sus posteriores composiciones.
Así surgió, por ejemplo, Acquaforte, al que hiciéramos extensa referencia en la reseña biográfica correspondiente al autor de los versos, Juan Carlos Marambio Catán. Este tango, inscripto en una línea de protesta social, fue grabado por primera vez por Agustín Magaldi para el sello Brunswick en 1932, y luego por Carlos Gardel para Odeón el 2 de febrero de 1933, con las guitarras de Vivas, Riverol, Barbieri y el propio Petorossi.
Más de veinte años después, volvió a ser registrado en el disco por otros dos intérpretes: Osvaldo Pugliese con su orquesta y la voz de Miguel Montero, y Jorge Durán, en su etapa de solista con acompañamiento de guitarras.
También puede considerarse en esa misma línea de contenido social en la letra, en este caso de Alfredo Navarrine, al tango Galleguita, éxito definitivo en la voz de Oscar Ferrari, cuyo origen se ubica durante la estadía de Petorossi y Navarrine en una España que aparecía por entonces empobrecida por la división irreconciliable entre monárquicos y republicanos, encono que años después desembocaría en la trágica guerra civil que asoló a ese país.
En este caso, la historia es la de una joven que emigra de un sitio en el que las posibilidades de trabajo resultan mínimas, para recalar en Buenos Aires, donde una mezcla de engaño y de necesidad la vuelcan al ejercicio de la prostitución.
Con letra también de Navarrine, compuso la melodía de Fea, grabada dos veces por Gardel en el año 1925, la primera con el marco de las guitarras de Ricardo y Barbieri y la segunda con la orquesta de Osvaldo Fresedo. El tema fue luego grabado por la orquesta de José García y sus Zorros Grises con el cantor Alfredo Rojas, y por Alberto Castillo, en su etapa de solista.
Otra composición de Petorossi fue el célebre tango Silencio, escrito en colaboración con Gardel y Le Pera cuando se encontraron en París en 1932, y que el cantor grabó el 14 de febrero de 1933 acompañado por el conjunto que guitarras que con Barbieri, Riverol y Vivas integraba Petorossi, registro en el que también tuvo intervención un coro de voces femeninas. Gardel lo volvió a grabar, el 27 de marzo de ese mismo año, nuevamente con el referido coro, pero ahora acompañado por el marco de la orquesta de Francisco Canaro.
Escribió también la melodía de Llora corazón, que fuera grabado primero en su versión original, como vals, por el dúo Gardel–Razzano y luego —el 18 de septiembre de 1933— también por el propio Gardel, en tiempo de tango y con el título de Angustias. De esta última grabación, Petorossi participó como integrante del conjunto de guitarras acompañante del Zorzal.
Además son muy recordados cuatro temas cuyos versos le pertenecen. Uno de ellos es el tango Esclavas blancas, del que Floreal Ruiz hizo una verdadera creación cuando se desempeñaba como cantor de la orquesta de Francisco Rotundo, en un registro discográfico permanentemente recordado que realizó el 29 de diciembre de 1950 para el sello Odeon.
Lo han visto con otra es otra de sus piezas en las que escribió la música y su letra. Fue grabada por Gardel el 10 de abril de 1930 acompañado por el conjunto que integraban Rodolfo Biagi, en piano; Antonio Rodio, en violín, y las guitarras de Barbieri, Aguilar y Riverol, registro que reiteró cinco días después pero en este caso acompañado sólo por los mencionados guitarristas, y al que le siguieron varias ediciones posteriores, como por ejemplo la de Héctor Mauré en su etapa de cantor solista.
Llueve, un tango que grabó Oscar Alonso con acompañamiento de guitarras, es otro de los temas en los que asumió los roles de compositor y autor.
Asimismo, le pertenecen la letra y la música de la canción Noches de Atenas, con la que Petorossi recordó la gira que realizara por Grecia. También grabada por Gardel con el marco del conjunto de guitarras que integraba Petorossi el 31 de julio de 1933, existe otra hermosa versión de este tema en la grabación que Florindo Sassone realizó con su orquesta y la voz de Jorge Casal el 10 de enero de 1950.
Gardel, por su parte, llevó al disco Mi primer gol, tema que el Marqués Petorossi compuso en colaboración con el bandoneonista Miguel Bonano. En tanto, la orquesta de Osvaldo Pugliese con la voz de Abel Córdoba grabó este tema cuando en la década de los años sesenta formaba parte del catálogo del sello Phillips.
Otras composiciones de Petorossi grabadas por Gardel fueron los tangos Torcacita —con letra de Navarrine— y Se va la vida junto con Volvé muchacha, ambos con versos de Mario Melfi, escritos en París con versos de Mario Melfi, y la