Родился 15 февраля 1920 года на станции Ужур ныне Ужурского района Красноярского края в семье служащего. Русский.
Окончил 8 классов в поселке «Памяти 13 борцов» Емельяновского района Красноярского края. Учился на механическом отделении Красноярского речного техникума, работал на Красноярском заводе имени Побежимова и одновременно учился в Красноярском аэроклубе.
В Красной Армии с осени 1938 года. По специальному комсомольскому набору зачислен курсантом вновь организованной Красноярской высотно-скоростной военной авиационной школы, которая вскоре была переведена в город Новосибирск.
В 1940 году окончил Новосибирскую военную авиационную школу пилотов. Летал на самолетах У-2, Р-5, Р-10, ТБ-1, ТБ-3, ДБ-3. Был направлен в Воронеж для прохождения службы летчиком-инструктором в резервный авиаполк дальнебомбардировочной авиации, где учил летать других и оттачивал свое летное мастерство.
Летчик строевого авиаполка Петелин первый боевой вылет совершил 11 июля 1941 года.
Принимал активное участие в боях за Москву, Ленинград, Сталинград; освобождал Воронеж, Одессу, Киев, Севастополь. Участвовал в дальних полетах на цели глубокого тыла противника – на Берлин, Кенигсберг, Данциг, Варшаву, Тильзит и др.
Командир звена 98-го авиационного полка (52-я авиационная дивизия, ДБА) старший лейтенант Юрий Петелин к январю 1942 года совершил 53 успешных ночных боевых вылета на бомбардировку военных объектов в глубоком тылу противника.
20 июня 1942 года одному из первых в полку ему было присвоено звание Героя Советского Союза.
Член ВКП(б)/КПСС с 1942 года.
За годы войны совершил 232 боевых вылета (761 час).
Летом 1944 года боевая деятельность гвардии майора Петелина прервалась – занимаясь на несовершенном тренировочном снаряде, он сломал обе ноги. После увольнения жил и работал в г. Красноярске, затем в г. Липецке. До ухода на заслуженный отдых работал в Липецком городском комитете ДОСААФ.
Награжден орденами Ленина, Красного Знамени, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, медалями.
Умер Юрий Николаевич 4 марта 1998 года [179, 214, 684, 734, 787, 815, 904, 947].