Quando la Fiorentina lo acquista dalla Triestina nell'estate del 1958 Gianfranco Petris vanta già un record. È il primo giocatore di una squadra di serie B (quella alabardata) ad aver debuttato in Nazionale (altre tre partite le disputa da calciatore viola) e per di più segnando un gol. Ha ventidue anni (è nato a Budoia, allora in provincia di Udine ora di Pordenone, il 30 agosto 1936) quando arriva a Firenze. 

Debutta in maglia viola al Comunale il 7 settembre 1958 nella gara dei quarti di finale di Coppa Italia non conclusa nella stagione precedente (si è fermata ai gironi eliminatori). La Fiorentina vince in rimonta con il Padova 2-1, qualificandosi per la semifinale e Gianfranco bagna l'esordio con una rete. 

Nel primo campionato a Firenze (1958/59) realizza dieci gol. E' il suo record di segnature in serie A. Indimenticabile in quel torneo è la tripletta che segna a Bologna il 5 aprile 1959 dove la squadra gigliata vince 4-0. Proprio contro il rossoblu emiliani nel match d'andata al Comunale del 23 novembre 1958 nel quale i viola si impongono per 6-3 segna il suo primo gol in serie A. 

Petris è uno dei Leoni di Ibrox, lo stadio di Glasgow dove la Fiorentina il 17 maggio 1961 vince 2-0 la finale d'andata di Coppa delle Coppe contro i Rangers (in quel torneo nella semifinale di ritorno a Zagabria con la Dinamo persa dai viola 2-1 segna sul 2-0 il gol fondamentale per la qualificazione). La formazione gigliata batte gli scozzesi 2-1 anche dieci giorni dopo al Comunale e si aggiudica il trofeo. Gianfranco è in campo in entrambe le partite. L'11 giugno, a Firenze la Fiorentina vince anche la Coppa Italia, superando in finale la Lazio per 2-0. Petris è protagonista del match. Segna, infatti, dopo appena quattro minuti il gol del vantaggio viola. Gianfranco così conquista il secondo trofeo della sua carriera. Sarà anche l'ultimo. Lo conquista in una stagione, straordinaria per la Fiorentina nelle coppe ma complicata in campionato dove arriva settima. C'è una partita in quel torneo passata alla storia e non certo per la sua bellezza. L'8 gennaio 1961 al Comunale si gioca l'incontro con l'Inter. La squadra viola è in vantaggio per 1-0 grazie a un gol di Da Costa. 

Poco prima della mezz'ora della ripresa diventa protagonista l'arbitro Concetto Lo Bello di Siracusa e suo malgrado anche Gianfranco. Su un angolo battuto da Bicicli Petris trattiene leggermente per la maglia Bolchi. Interventi così si vedono in tutte le partite senza che succeda niente. Invece il direttore di gara concede il rigore che l'interista Lindskog trasforma. Sull'1-1 il clima diventa incandescente in campo e sugli spalti. Poco dopo, a palla lontana, Gianfranco abbraccia platealmente Angelillo in area e chiede a Lo Bello se fischia il rigore anche in questa occasione. L'arbitro non fa una piega. Dice all'attaccante viola che lo avrebbe concesso dopo la sua uscita dal campo, visto che lo espelle (all'epoca non ci sono i cartellini, rossi e gialli cone ora). Lindskog questa volta calcia fuori il penalty. Nessuno saprà mai se sbaglia il tiro volontariamente per non esasperare gli animi molto accesi dei tifosi (le reti di recinzione del Comunale traballano) o se lo sbaglia per un errore non voluto.

Gianfranco è un'ala sinistra ma all'occorrenza viene impiegato anche come centravanti. E' molto veloce ed è dotato di un tiro forte e preciso. Quando parte verso la porta avversaria è difficile fermarlo per i difensori avversari perché ha una forza travolgente. Come un "Diluvio" . Questo è il soprannome che gli viene dato a Firenze probabilmente per queste caratteristiche. 

Petris, morto a Trepalle, una frazione di Livigno in provincia di Sondrio il primo luglio 2018 a ottantuno anni, gioca nella Fiorentina per sei stagioni, dal 1958/59 al 1963/64 prima di essere ceduto alla Lazio. 

Gli anni a Firenze sono i migliori della sua carriera. Oltre ai due trofei conquistati ci sono quelli sfiorati: due secondi posti in campionato, due finali di Coppa Italia e una di Coppa delle Coppe. 

Disputa complessivamente con la maglia gigliata 199 partite, segnando 64 gol. L'ultimo il 2 febbraio 1964 a Bergamo contro l'Atalanta quando la Fiorentina vince 7-1. Gianfranco realizza il gol del momentaneo 7-0 e regala alla squadra viola un record: il successo in trasferta con più reti.