Osada Petrovice vznikla podobně jako další nejstarší středověká lidská sídla v blízkosti vodoteče. Řeky a potoky byly jednak zdrojem obživy, relativně pohodlnými a bezpečnými cestami v dobách, kdy ostatní území ještě pokrýval neproniknutelný prales, i prostředkem jejich ochrany. Teprve později vznikaly osady i na křižovatkách stále se rozšiřující sítě obchodních cest. Nejinak tomu bylo i v případě Petrovic. Nejstarší osídlení bylo nepochybně na ostrohu nad Botičem v místech dnešního kostela a zámku. Místo bylo od západu a jihu výhodně chráněno bažinatou nivou koryta Botiče a bylo v těsném sousedství několika obchodních cest. Šlo zejména o tzv. pražskou knížecí zemskou cestu z Vyšehradu přes Strašnice, která kopírovala tok Botiče a Petrovice obcházela z východu. Dále pak pokračovala na Pitkovice, Těptín, Mnichovice, Benešov a dále do Lince. Někdy byla tato cesta nazývána Horáckou.
Samotný název Petrovic je odvozován od jména vlastníka předmětného místa a bývá vykládáno jako Petrova ves nebo také „ves lidí Petrových, taktéž Petroviců zvaných“. Dle jména zakladatele je možno alespoň přibližně určit dobu vzniku hradiště a potažmo i osady. Petr je jméno latinského původu významově odvozené od slova petr - skála. V Čechách se začalo používat až s vyšším stupněm rozvoje křesťanství, tedy až po roce 1000. Další nositelé tohoto jména do Čech přišli při zakládání kolonizačních měst a osad na počátku 13. století. Jedním z vodítek, podle kterých lze také usuzovat na počátky osídlení, je stáří kostela. Kamenná stavba petrovického kostela sv. Jakuba Staršího je podle stavebně historického rozboru datována po roce 1250. Vzhledem k tomu, že výstavbě kamenného chámu zcela určitě předcházela stavba tvrze, obytných domů a dřevěného kostela, můžeme první osídlení posunout nejméně na začátek 13. století.
První spolehlivá zpráva o Petrovicích je až z roku 1352 a je zaznamenána v Registru papežského desátku, kde jsou Petrovice uvedeny mezi obcemi s farností, které tuto zvláštní daň odvedly. Další ze záznamů již konkretizuje prvního známého vlastníka obce. Byl jím pražský měšťan Mikuláš Klementer a ze záznamu v Konfirmačních knihách, do nichž se zaznamenávaly změny v obsazení církevních úřadů, vyplývá, že ke dni 5. února 1355 „duchovní Volfard byl potvrzen na faru v Petrovicích, uprázdněnou smrtí faráře Matyáše, za přítomnosti Mikuláše Klementera, měšťana Většího Města pražského.“ Z tohoto zápisu je zřejmé, že Petrovice vlastnil bohatý měšťan z Většího (Starého) Města pražského, který měl jako patron farnosti právo zvolit nového plebána na uprázdněné místo. Klementerové byli bohatý patricijský rod a jeho členové se jako konšelé pravidelně objevovali v radě Většího Města pražského.
V petrovické tvrzi, vzdálené téměř den jízdy koňmo od Prahy, se o hospodářství staral purkrabí. Jižní a jihozápadní svahy nad Botičem s lehkou písčitohlinitou půdou a kamenitým podložím byly velmi vhodnou lokalitou k pěstování vinné révy. Tomu napovídá jednak původní historický místopisný název „Na vinici“ i erbovní znamení rodu Klementerů - dva vinné listy. Erb rodu Klementerů se stal téměř beze změn znakem městské části Praha-Petrovice. Klementerové měli Petrovice ve vlastnictví až do roku 1399, kdy je Anna Klementerová přinesla věnem svému choti Johánkovi Kbelskému. Nový majitel nechal opravit kostel a provést výzdobu interiéru celoplošnými freskami, jejichž fragmenty jsou v kostele k vidění dodnes. Kbelští „seděli na Petrovicích“ až do roku 1429, kdy je Kateřina - dcera Johánka Kbelského - dala připsat svému choti Janu Kunvaldskému, který se později-v dobách, kdy se stal podkomořím císaře Říše římské a krále českého – Zikmunda - začal psát Jan z Kunwaldu. V následujících staletích Petrovice měnily mnohokrát své majitele, ať již prodejem nebo sňatkem či dědictvím.
V jejich držení se poměrně rychle střídaly šlechtické rody i zvučných jmen:
- do roku1571 - vladykové z Petrovic (několik i nespřízněných rodů, místně odvozující své jméno) - prodejem Petrovice získává
- 1571-1575 - Eva Říčanská z Olbramovic - od ní se prodejem stávají vlastníky panství
- 1575-1630 - Homutové z Harasova - koupí získává Petrovice
- 1630-1639 - Estera Mitrovská, rozená Lažanská z Bukové - dědicem ze závěti se stává její bratr
- 1639 - Ferdinand Rudolf Lažanský z Bukové - sňatkem Aleny Lažanské z Bukova s Volfem Berkou získávají majetek
- 1656 - Berkové z Dubé - prodejem se na tvrz dostávají
- 1656-1691? - Borovanští z Borovan - prodejem Petrovice získává
- 1691?-1693 - Maxmilián Norbert Krakovský z Kolovrat - Petrovice kupuje
- 1693-1694 - František Antonín hrabě Špork - ruší však kupní smlouvu a vrací
- 1694-1701 - Maxmiliánu Norbertu Krakovskému z Kolovrat - opětovným prodejem získávají
- 1701-1715? - Přehořovští z Kvasejovic - panství dědí dcera Anna provdaná Záblatská z Tulešic
- 1716 - Záblatští z Tulešic - prodejem postupují Petrovice
- 1716-1734 - František Karel Peceli z Adlersheimu - po jeho smrti Petrovice dědí jeho sestřenec
- 1734-1784 - Jan Jindřich svobodný pán z Bissingenu - po něm panství dědí 4letý synovec manželky vdovy pána z Bissingenu - J. J. Voračický
- 1784-1796 - Petrovice jsou však v doživotním užívání vdovy Františky z Bissingenu a její společnice, teprve po jejich smrti se panství ujímá právoplatný dědic
- 1796-1838 - Jáchym Jindřich Voračický-Bissingen z Paběnic - po jeho smrti dědí dcera
- 1838-1861 - Eleonora hraběnka Kounicová, rozená Voračická-Bissingen
- 1861-1892? - Bellotové
- 1892?-1908 - František Procházka z Měcholup
- 1908-1925 - Marie Antonie Silva-Taroucová - od roku 1912 - v nájmu Ludvík Kolben
- 1925 - Roman Daner kupuje zámek a statek
Největší rozvoj zaznamenaly Petrovice zejména po roce 1716, kdy je koupil František Peceli z Adlersheimu. Na místě původní středověké tvrze nechal postavit barokní zámek a zřejmě i barokně upravit kostel sv. Jakuba. K chrámové lodi byla přistavena zákristie a věž s původně cibulovou bání. Do této věže byl roku 1776 přenesen z opodál stojící dřevěné zvonice zvon, odlitý v roce 1694. (Druhý zvon kostel dostal až v roce 1865 péčí jednoho ze zakladatelů firmy Sellier & Bellot, francouzského průmyslníka Nicolase Bellota.) Při zmíněné přestavbě Františka Peceliho - v první polovině 18. století - byla do zdí kostela proražena nová okna v barokním slohu. Původní gotický vchod od tvrze byl zazděn a zbudován byl nový - pod přistavěnou věží. Po sejmutí omítky při další rekonstrukci kostela v roce 1910 byl portál opraven a je k vidění na jižní stěně kostela. Tato druhá rekonstrukce v novogotickém stylu byla provedena velmi citlivě zásluhou hraběte Arnošta Emanuela Silva-Taroucy. Pro vnější vzhled kostela byla zvolena forma pozdní gotiky, pro interiér neorománská, vhodně využívající nejstarších stavebních prvků původního chrámu. Se zánikem roboty a vrchnostenské správy v roce 1848 začal být v českých zemích budován systém místní samosprávy.
Petrovice, které měly v té době 27 usedlostí s 338 obyvateli, tehdy tvořily jednu politickou obec s Horními Měcholupy, územně příslušnou do říčanského okresu, a to až do roku 1920. V tomto roce sice vzniká „velká“ Praha a k hlavnímu městu se připojují některé okolní obce, avšak Petrovice nadále spadají pod Okresní úřad Říčany. K hlavnímu městu byly připojeny až 1. ledna 1968 a připadly do desátého pražského obvodu. Jednotka samosprávy místní národní výbor - v obci však zůstává zachován.
Po roce 1989 se Petrovice staly jednou z 57 městských částí s vlastním zastupitelstvem. Při sčítání obyvatelstva v roce 1991 měly Petrovice 5 292 obyvatel, o deset let později - podle sčítání lidu k datu 14. září 2001 měly přesně 6095 obyvatel. Důvodem takto masivního nárůstu počtu obyvatel byla realizace projektu „Obytný soubor staveb sídliště Petrovice-Horní Měcholupy“. Výstavba sídliště byla započata v roce 1977 budováním inženýrských sítí a dokončována na konci 80. let minulého století.
V roce 1987 bydlelo v Petrovicích 2 700 obyvatel a po úplném dokončení výstavby v roce 2001 žije na rozloze necelých 2 km² více než 6 000 obyvatel. Tento počet obyvatel představuje více než 3 000 obyvatel na km². Hlavní město Praha má průměrný počet občanů na km² 2 360 a Česká republika pouhých 130 obyvatel na km². Výstavba nového sídliště nerespektovala hranice katastrálního území Petrovic a Horních Měcholup, došlo k situaci, kdy polovina domů stojí na území Petrovic a druhá polovina na území Horních Měcholup. Byla plánována další rozsáhlá výstavba sídlištních domů, ale díky událostem v roce 1989 již k realizaci dalších staveb nedošlo.
V roce 1989 byly školy a poliklinika už vybudované. V tomto roce nastaly změny politického složení, komunistická strana se stáhla do pozadí, byla vytvořena platforma Občanské fórum a pak vznikaly další strany. První zastupitelstvo porevolučních Petrovic mělo 35 zastupitelů. V komunálních volbách v roce 1990 zvítězilo Občanské fórum. Pod tímto subjektem kandidovali i členové Československé sociální demokracie a České strany národně socialistické, dále kandidovala KSČM.
Prvním starostou porevolučního období byl pan Josef Kňourek za Občanské fórum. V roce 1994 proběhly volby do zastupitelstev obcí na čtyřleté funkční období. Kandidující strany v Petrovicích byly: ČSSD, KDU-ČSL, KSČM, ODS, Sdružení občanů Petrovic, Pražané Praze, Nezávislí kandidáti, ODA. Voleb se zúčastnilo 51,8 % občanů. Za politické strany volby vyhrálo Sdružení občanů Petrovic. Starostou byl zvolen pan Josef Kňourek za Nezávislé kandidáty.
V roce 1998 začaly spory o vybudování Pražského okruhu a vznikla obava, že na jihovýchodní straně hlavního města, kam patří i Petrovice, by vedla trasa okruhu velmi blízko podél panelové bytové zástavby. Proto občanské Sdružení OPTIM- EKO bojovalo o prodloužení trasy okruhu mimo tento návrh. Snaha o oddálení trasy se prolínala celým volebním obdobím. Voleb do Zastupitelstva městské části v roce 1998 se zúčastnilo celkem 46 % obyvatel. Volební kandidátky sestavily tyto strany ČSSD, ODA, KDU-ČSL, Nezávislí kandidáti, ODS a Sdružení občanů Petrovic. Nejvíce hlasů získalo Sdružení občanů Petrovic. Starostkou byla zvolena Mgr. Miloslava Lippertová ze Sdružení občanů Petrovic, zástupcem starostky byl zvolen Doc. PhDr. Otto Semecký. Ustavující zasedání se uskutečnilo 25.11.1998.
V roce 2002 se voleb do místního zastupitelstva zúčastnily tyto volební strany: Sdružení OPTIM- EKO, Sdružení občanů Petrovic, ODS, Sdružení nezávislých, ČSSD, Občané pro Petrovice, KDU-ČSL, DEU, Strana zelených. Volby se konaly 1. a 2. listopadu 2002 a zúčastnily se jich 42,3 % obyvatel. V 15členném zastupitelstvu byl starostou zvolen Doc. PhDr. Otto Semecký, CSc., zástupcem starosty JUDr. Olga Hromasová a druhým zástupcem Roman Vojta. Rok 2002 byl poznamenán velkými záplavami, což se projevilo i velkou vodou na potoku Botič. Díky úsilí členů Rady MČ a Komise protipovodňové k žádným škodám na majetku nedošlo.
V roce 2006 se komunálních voleb, které se uskutečnily 20.-21.10.2006, zúčastnilo 6 politických stran: Sdružení občanů Petrovic, Petrovičtí sousedé, ODS, KDU-ČSL, ČSSD a Petrovičtí zelení. Ve volbách zvítězila ODS, která získala 7 mandátů, Sdružení občanů Petrovic 6 mandátů, ČSSD 2 mandáty, Petrovičtí zelení 2 mandáty, KDU-ČSL 1 mandát a Petrovičtí sousedé 1 mandát. Ustavující zasedání se uskutečnilo 29.11.2006, aby zvolilo 19členné zastupitelstvo. Starostkou byla zvolena JUDr. Olga Hromasová, 1. zástupce starostky Ing. Petr Říha a 2. zástupce starostky Roman Vojta.
Komunální volby proběhly ve dnech 15.-16.10.2010 a přihlásilo se 6 volebních stran: TOP 09, ČSSD, Sdružení občanů Petrovic, Strana svobodných občanů, Starostové a nezávislí, ODS. Stanovenou hranici 5 % nesplnila Strana svobodných občanů. Voleb se zúčastnilo 40,9 % oprávněných voličů. Nejvíce hlasů získalo Sdružení občanů Petrovic (31 %) a získalo 6 mandátů, na druhém místě byla ODS (23,5 %) s 5 mandáty, TOP 09 získala 3 mandáty (18,1 %), ČSSD 3 mandáty (15,6 %), Starostové a nezávislí 2 mandáty (11,2 %). Zastupitelstvo je tvořeno 19 zastupiteli. Ustavující zasedání se uskutečnilo 3. listopadu 2011. Starostkou byla opět zvolena JUDr. Olga Hromasová, 1. zástupcem starostky Doc. PhDr. Otto Semecký, CSc. a 2. zástupcem starostky ing. František Kříž. Za členy RMČ byli zvoleni: Ing. Jan Křeček a JUDr. André Němec.
Další komunální volby proběhly ve dnech 10.-11.10.2014 a přihlásilo se 8 volebních stran: TOP 09, ČSSD, Sdružení občanů Petrovic, ODS, KDU-ČSL a nezávislí, Pro Prahu, Ano 2011, DOMOV. Stanovenou hranici 5 % nesplnila strana DOMOV. Voleb se zúčastnilo 38,7 % oprávněných voličů. Nejvíce hlasů získalo Sdružení občanů Petrovic (29,1 %) a získalo 5 mandátů, na druhém místě byla ODS (18,1 %) se 3 mandáty, ČSSD 1 mandát (7,3 %), TOP 09 získala 2 mandáty (12,1 %), KDU-ČSL a nezávislí získala 1 mandát (7,1 %), Pro Prahu získala 1 mandát (6,6 %), ANO 2011 získala 4 mandáty (19,4 %). Zastupitelstvo je tvořeno 17 zastupiteli. Ustavující zasedání se uskutečnilo 5. listopadu 2014 a pokračující ustavující zasedání Zastupitelstva městské části Praha – Petrovice bylo 12. Listopadu 2014. Starostkou byla opět zvolena JUDr. Olga Hromasová, zástupcem starostky byl zvolen JUDr. André Němec. Za členy RMČ byli zvoleni: MVDr. Romana Hankeho, Ing. Pavla Šafaříka a paní Ivetu Hergottovou.