Îndrumat de tatăl său, a început să boxeze de la 12 ani, pentru a-și consuma surplusul de energie și a-și pondera temperamentul agresiv. A  terminat Colegiul Tehnic „Matei Corvin” din Hunedoara şi a început boxul la Clubul Sportiv Şcolar, din orașul natal, sub îndrumarea antrenorului Ilie Captari. Ulterior a fost legitimat la secția de box a Clubului Sportiv Hunedoara.

Primul titlu l-a obținut în 2012, la Campionatele Naționale de cadeți de la Râmnicu Vâlcea, iar trei ani  mai târziu, în 2015, a cucerit aurul, în limitele categoriei 49 kg, la Campionatele Mondiale de box pentru juniori de la Sankt Petersburg, din Rusia și medalia de argint la Campionatele Europene de box pentru juniori de la Lviv (Ucraina).

În 2019, la Campionatul European U22 de la Vladikavkaz, din Rusia, a cucerit medalia de argint, la 49 kg.

În 2020, la Turneul preolimpic european de box de calificare la Jocurile Olimpice Tokyo 2020, găzduit de Londra, Cosmin-Petre Girleanu câștigat biletele olimpice cu câteva ore înainte de întreruperea Turneului din cauza pandemiei de coronavirus. Boxerul tricolor, care a luptat in limitele categorie 52 kg, l-a învins la puncte (decizie 3-0) pe azerul Rufat Huseinov, în optimile de finală ale competitiei, iar calificarea în sferturi, între primii opt pugilisti, i-a asigurat prezența la JO.

Galerie foto