Как конферансье Евгений Петросян уже в 1962 году вел составленную из выступлений выпускников Мастерской программу «В жизни раз бывает восемнадцать лет», открывшую второй сезон в Московском театре эстрады. В жанре конферанса начал работать в том же году во Всероссийском гастрольно-концертном объединении.
С 1964 по 1969 — Петросян — конферансье в оркестре Л. О. Утесова.
С 1969 работает в Москонцерте (до 1974 года — как один из ведущих конферансье, затем — как исполнитель монологов и сольных эстрадных спектаклей).
В 1970 году удостоен звания лауреата на IV Всесоюзном конкурсе артистов эстрады.
Петросян постоянно искал новые оригинальные художественные формы в разговорном жанре. В 1975 году появилось представление «Трое вышли на сцену» (режиссер Борис Левинсон), которое определило целое направление сольных спектаклей нового поколения артистов.
В декабре 1974 года, будучи одним из самых популярных и признанных в стране конферансье, Е. Петросян по собственному желанию завершил карьеру в этом качестве и перешел в юмористический жанр. И уже в 1975 году это стремление осваивать новые формы приводит актера к созданию сольной программы «Монологи» (режиссер Александр Левенбук, авторы Григорий Минников, Аркадий Хайт, Лион Измайлов).
Эта программа была началом будущего Театра эстрадных миниатюр под руководством Е. Петросяна, имеющего стабильный, многолетний успех. Состав труппы театра с годами менялся (среди постоянных участников — Елена Степаненко). Расширяя жанровую палитру театра миниатюр, Петросян исполнял в своих спектаклях не только сценки, монологи и всевозможные интермедии, но и куплеты, песенки, пародии, синхробуффонаду, эстрадную клоунаду, музыкальную мозаику и прочее.
В 1985 г. Петросян окончил отделение режиссеров эстрады в ГИТИСе и в дальнейшем практически все свои программы ставил сам. Программа «Инвентаризация», (1988 год, авторы М. Задорнов, С. Кондратьев и многие другие) была не только юмористической, но и остро сатирической, где артист «открывал» многие запрещенные в те годы темы.
Е. Петросян всегда был активным участником праздничных государственных мероприятий в 1970-х, 80-х и 90-х годов: многочисленных правительственных концертов, профессиональных праздников, открытий концертных залов (Петросян — первый, кто вступил на сцену концертного зала «Россия» в Москве), больших эстрадных концертных программ.
Описал специфические особенности эстрадного искусства, законы взаимоотношений артиста и публики в своей книге «Хочу в артисты», вторая часть которой посвящена теории.
С 1980-х годов ведущий артист разговорного жанра на отечественной эстраде.
С 1994 года на ТВ еженедельно выходит в эфир авторская телепередача Е. Петросяна «Смехопанорама», в которой широко представлены мастера разговорного жанра разных поколений. Особое внимание следует обратить на такое удивительное, не имеющее аналогов, явление, как телетеатр Петросяна «Кривое зеркало».
Евгений Петросян — вице-президент Международного союза эстрадных деятелей, академик и почетный профессор Международной Академии наук информации, информационных процессов и технологий (МАН ИНТ), председатель Всероссийских конкурсов артистов юмористической эстрады.