Особо отличился в битве за Днепр. Третий батальон 5-й гвардейской воздушно-десантной бригады 2-го Украинского фронта под командованием С. Г. Петросяна в составе бригады был высажен на правобережье Днепра в Черкасском районе Черкасской области, захватил и удерживал плацдарм на западном берегу Днепра. До 20 ноября 1943 года батальон совершил рейд по тылам противника. За 2 месяца боёв батальон С. Г. Петросяна уничтожил штаб вражеского батальона в деревне Поток, совершил налёт на деревню Николаевка, захватил укреплённые пункты Елизаветовка и Дубиевка.Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 апреля 1944 года за мужество, отвагу и героизм, проявленные в боях с немецко-фашистскими захватчиками, гвардии старшему лейтенанту Петросяну Сурену Григорьевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» под номером 2731.