Валентин Катаев ввел его в среду журналистов и литераторов. Петров стал сотрудником журнала «Красный перец», а в 1926 пришел работать в журнал «Гудок». Как и Ильф, писал в основном юмористические и сатирические материалы.

В 1927 г. с совместной работы над романом «Двенадцать стульев» началось творческое содружество Ильфа и Петрова.

Если верить мемуарным свидетельствам, сюжет романа и саму идею соавторства Ильфу и Петрову предложил Валентин Катаев, которому авторы и посвятили это произведение. По его плану работать надлежало втроем: Ильф с Петровым начерно пишут роман, Катаев правит готовые главы «рукою мастера», при этом литературные «негры» не остаются безымянными – на обложку выносятся три фамилии. Обосновывалось предложение довольно убедительно: Катаев очень популярен, его рукописи у издателей нарасхват, тут бы и зарабатывать как можно больше, сюжетов хватает, но преуспевающему прозаику не хватает времени, чтоб реализовать все планы, а брату и другу поддержка не повредит. И вот не позднее сентября 1927 года Ильф с Петровым начинают писать «Двенадцать стульев». Через месяц первая из трех частей романа готова, ее представляют на суд Катаева, однако тот неожиданно отказывается от соавторства, заявив, что «рука мастера» не нужна – сами справились. После чего соавторы по-прежнему пишут вдвоем – днем и ночью, азартно, как говорится, запойно, не щадя себя. Наконец в январе 1928 года роман завершен, и с января же по июль он публикуется в иллюстрированном ежемесячнике «30 дней».

В воспоминаниях об Ильфе Петров впоследствии писал: «Мы быстро сошлись на том, что сюжет со стульями не должен быть основой романа, а только причиной, поводом к тому, чтобы показать жизнь». Это в полной мере удалось соавторам: их произведения стали ярчайшей «энциклопедией советской жизни» конца 1920-х – начала 1930-х годов.