Originaire de la région parisienne (Ivry, PUC, Créteil), Olivier Petitjean signa un contrat de stagiaire professionnel avec les Girondins de Bordeaux. Il fréquenta essentiellement l'équipe réserve.
Mais Gérard Gili lui offrit quelques minutes en Première division, en janvier 1991, lorsqu'il le fit entrer à la place de Christophe Dugarry, lors d'un Bordeaux-Metz. Ce fut sa seule apparition avec les Girondins parmi l'élite.
Il poursuivit sa carrière à Sedan, puis à Reims notamment.