Er war der Sohn eines Kaufmanns und besuchte das Friedrichsgymnasium in seiner Geburtsstadt. Anschließend studierte er an den Universitäten Jena, München, Genf, Leipzig und Göttingen Philosophie und Pädagogik. Petzoldt war von 1891 bis 1928 am Spandauer Kant-Gymnasium tätig. Dieses Gymnasium entstand erst durch die Erweiterung eines Progymnasiums ab 1862, wofür der Minister des Innern die Genehmigung erteilt hatte. Erster Direktor war Albert Pausch, der zu Ostern 1863 sein Amt antrat. Petzoldt hatte eine außerordentliche Professur an der TH Charlottenburg und publizierte über philosophische pädagogische Probleme in zahlreichen Fachzeitschriften. Er wohnte (1928) in Spandau, Wröhmännerstraße 6.