В 1961 году выпускник школы Петросян отправился на учебу в Москву. Однако его актерский опыт, как ни странно, оказался помехой при попытке п оступить в школу-студию МХАТ. На приемных испытаниях абитуриенту сказали, что его актерская манера уже сформировалась, и ему лучше попробовать себя в другом жанре. Зато Евгений успешно сдал экзамены в ВТМЭИ и был зачислен на курс Р. Зеленой и А. Алексеева. Благодаря способности быстро запоминать тексты и полученным еще в школе навыкам выступлений, Петросян сразу же начал подрабатывать ведущим различных концертов, а в сентябре 1962 года бы официально приглашен в Театр Эстрады для участия в концертной программе 'В жизни раз бывает 18 лет'. Он выступал под псевдонимом Петров, с перекрашенными в рыжий цвет волосами и заслужил одобрение своих преподавателей.
На втором курсе Евгений женился на младшей сестре знаменитой танцовщицы Викторины Кригер, в честь которой была названа его единственная дочь, родившаяся в 1968 году. Она была очень привязана к отцу, сопровождала его на концерты и даже выходила с ним вместе на сцену, однако это не помешало разводу родителей. Петросян работал ведущим в Оркестре Утесова, очень ценившего его юмористические экспромты, затем перешел работать в Москонцерт. С 1964 года Евгений Петросян стал постоянным ведущим 'Голубых огоньков' и даже пробовался на роль главного героя в 'Операции Ы'.
На Всесоюзном конкурсе артистов эстрады-1970 он занял первое место. После расторжения брака Евгений женился на своей бывшей однокурснице Анне Козловской, дочери знаменитого певца. Впрочем, через полтора года последовал новый развод – по инициативе Анны, новой любовью которой стал грек Костас Варналис. Таким же недолгим был и третий брак Петросяна с искусствоведом Людмилой, которая не смогла привыкнуть к постоянным гастролям мужа.
В 1979 году уже известный артист юмористического жанра реализует свою давнюю мечту о собственном Театре эстрадных миниатюр. На кастинг пришла выпускница ГИТИСа Лена Степаненко, которая через несколько лет стала четвертой и последней на сегодняшний день женой Евгения Вагановича, а также его постоянной партнершей по сцене. Их последней совместной работой является концертная программа 'Шутки в сторону', созданная в 2011 году. В Театре эстрадных миниатюр ставились многочисленные спектакли (последним из которых является 'Семейные радости'), концертные программы. При театре также функционирует Центр эстрадной юмористики, где представлено множество документов и материалов по истории развития эстрады, начиная от XIX века.
Особой популярности талантливого артиста способ ствовало телевидение. Кроме 'Голубого огонька', он был ведущим таких программ, как 'Артлото', 'Вечера юмора', неоднократно принимал участие в 'Утренней почте', 'Аншлаге'. С 1994 года на Первом канале, а затем на канале 'Россия' выходит его передача 'Смехопанорама'. С 2002 Первый канал начал транслировать авторскую программу Петросяна 'Шутка за шуткой', которая выходила в течение трех сезонов. В этом же году на Первом начался показ театрализованной телепрограммы 'Кривое зеркало', которая с 2004 по 2013 год выпускалась телеканалом Россия.
Впоследствии в эфир выходили передачи, основанные на номерах прошлых лет, а также 'Петросян-шоу' (2014-2015) с участниками 'Кривого зеркала'. Всего в творческой биографии народного артиста Евгения Петросяна – более 30 спектаклей, сольных программ, больше 20 телепроектов, тысячи выпусков юмористических телепередач, а также восемь книг. Под его руководством обрели известность многие артисты и писатели, работающие в жанре юмора. И наконец, многие фразы, произнесенные Петросяном, стали поговорками. Несмотря на почтенный возраст, Евгений Ваганович по-прежнему подтянут и элегантен, много выступает и гастролирует, его концертная программа распланирована на полгода вперед.