Игорь Петрусенко родился 1 августа 1979 года в Киеве.

Будущий актер окончил Киевское эстрадно-цирковое училище.

Продолжил обучение Петрусенко уже в театральном училище имени М.С. Щепкина на актерском факультете.

Игорь Петрусенко мечтал сниматься в детском кино и даже принял учатие в нескольких эпизодах киноальманаха «Ералаш» Бориса Греческого.

В 1995 году актер дебютировал в сериале «Остров любви».

В 2005 году Петрусенко сыграл сразу в двух проектах: историческом сериале «Гибель империи», драме «Парниковый эффект», экранизации романа Бориса Пастернака «Доктор Живаго».

В 2010 году в прокат вышла драма «1942» с участием актера.

В 2016 году Игорь Петрусенко исполнил одну из главных ролей в сериале «Команда» и «Плохой хороший коп».