První písemné záznamy o obci pochází z roku 1305. Tato oblast ve slezském pohraničí prošla zajímavým historickým vývojem, byla součástí Polského království, pak Českého království, později Rakouského císařství, Rakouska-Uherska a nakonec po krátké sedmidenní válce s Polskem od roku 1920 patří České (Československé) republice.
Petrovice, stejně jako ostatní okolní obce byly předmětem zástavy těšínského knížete Bedřicha Kazimíra v roce 1569 městu Fryštátu, což je dnešní součást Karviné. V roce 1572 zakoupil Fryštát s těmito zastavenými obcemi Václav Cigán ze Slupska. Jehonejstarší syn toto vše zdědil. Petrovice se pak roku 1727 staly součástí panství Ráj, což dnešní část Karviné, kterou vlastnil Rudolf Taafe. Od něho Petrovice odkoupil Jan Larisch Mönnich a byl jejich vlastníkem až do pozemkové reformy v Československu v letech 1919 – 1938.
Největší rozkvět obec zaznamenala ke konci 19. století, tehdy tu byl vystavěn chemický podnik hraběte Larische Mönnicha na výrobu sody, kyseliny sírové, umělých hnojiv aj. Ve fabrice tehdy zpočátku pracovalo 250 lidí a pro ně bylo postaveno několik obytných domů. Současně s provozem chemičky se stavěla železnice, tzv. Severní Ferdinandova dráha s jednokolejnou tratí a v roce 1855 tu byla vystavěna pěkná nádražní budova. V roce 1889 byla trať posílena o druhou kolej a v roce 1898 se petrovické nádraží stalo výchozím bodem Karvinské Místní dráhy KFNB, která odtud vedla na hlavní nádraží v Karviné.
V roce 1938 Petrovice u Karviné zabralo opět Polsko a po nacistické okupaci a 2. světové válce byla obec osvobozena 1. Května sovětskou armádou.