В січні 1941 року Петрова призначили директором Інституту фольклору. В цій ролі він організовував евакуацію інституту на Схід, тим часом сам опинився в окупованому німцями Харкові, найвірогідніше в ролі радянського шпигуна. Редаґував «Український засів», у якому в 1942-43 роках надрукував роман «Без ґрунту». В 1943 році Петров у Львові, в 1944-45 — в Берліні. В обох містах він працює в українських наукових інституціях. З початком академічного та мистецького життя в таборах ді-пі (displaced persons) Петров став однією з найважливіших його постатей. Він викладав у Вільному Українському Університеті та в Богословській Академії в Мюнхені, він був одним із засновників Мистецького Українського Руху, працівником видавництв «Українська трибуна», членом редакції журналу «Арка» та ін. Видав два романи: «Доктор Серафікус», нібито написаний в 1928-29 роках і перероблений у сорокових (1947), і книжковий варіант «Без ґрунту» (1948), чимало оповідань і десятки статей на різноманітні теми — від кризи модерної фізики до антропології і творчості Тараса Шевченка. Він виявляв неймовірну активність, працював за трьох і навіть офіційно потроївся: його художні твори виходили за підписом В. Домонтович, філософські — за підписом Віктор Бер, а літературознавчі, етнографічні, антропологічні — за підписом Віктор Петров.
У Німеччині Петров перебував близько п'яти років. Близьким друзям видавалося, нібито він чогось боявся. Коли українці почали отримувати візи до США та Канади й масово виїжджати з таборів, він планував виїхати якнайдалі, можливо, до Латинської Америки; але 18 квітня 1949 року за загадкових обставин зник із Мюнхена, в якому мешкав.
В еміґрації не бракувало різних гіпотез із приводу зникнення Петрова: від версії, що його вбили радянські аґенти — до версії, що його вбили бандерівці. Вважаючи його покійним, Шевельов у спогадах назвав Петрова «найбільшою інтелектуальною постаттю серед української еміґрації». Проте 1955 року з виданої у Москві книжки Олександра Монґайта «Археологія в СРСР», а саме з іменного покажчика археологів, на Заході стало відомо, що Петров перебуває в Радянському Союзі. Новина шокувала його колишніх друзів; еміґраційна преса тим часом зреаґувала на це відкриття статтями про «юду» і «зрадника».
А сам Петров 1956 року з'явився в Києві, прибувши нібито з Москви, й почав працювати в Інституті археології. Життя почалося втретє. Домонтович і Бер назавжди зникли, як і пов'язані з цими іменами творчі іпостасі. Петров сконцентрувався на археології.
Очевидно, його становище було двозначним. Він працював в академії, однак його наукові звання були анульовані. 1966 року його нагородили військовим орденом і присудили ступінь доктора філологічних наук за сукупністю праць. Він видав декілька нових досліджень. 1968 року в Москві російською мовою опубліковано «Підсічне землеробство», а в Києві — монографію «Скіфи. Мова і етнос». Праця «Етногенез слов'ян. Джерела, етапи розвитку і проблематика» вийшла 1972 року посмертно: Віктор Петров помер 1969 року й був похований у Києві на військовому кладовищі.
1988 року видавництво «Сучасності» в Нью-Йорку видрукувало три томи прози Петрова (упорядником був Юрій Шевельов), зазначивши ім'я автора як «В. Домонтович». Величезну кількість розкиданих по періодиці наукових праць Петрова поки що не зібрано в окреме видання.
Досі не має відповіді запитання, чи був Петров радянським шпигуном у 1941-49 роках і в чому в такому разі полягали його завдання. (Якщо справді був, то дуже своєрідним: окрім усього іншого, він 1944 року написав книжку «Українські культурні діячі — жертви більшовицького терору». Її надрукувала 1959 року на своїх сторінках «Українська літературна газета», — це була одна з перших в українській культурі книжок, яка так фахово й переконливо аналізувала тоталітарну систему й механізм її репресивного апарату.) Питання про шпигунство заступило важливішу проблему, а саме видання та вивчення багатогранної наукової та літературної спадщини Петрова. Адже навіть вибіркове з нею знайомство переконує, що перед нами один із чільних українських прозаїків двадцятого століття, а також ключова постать нашої гуманітарної науки цього ж самого періоду.