Улица Петровка располагается в Центральном округе столицы, в районе Тверской. Петровка пролегает от Театральной площади на северо-запад до улицы Каретный ряд. С востока к улице Петровка примыкают Средний Каретный переулок, Первый Колобовский переулок, Крапивенский переулок, Петровский бульвар, улица Петровские Линии. С запада к улице Петровка прилегают Копьевский и Дмитровский переулки, Петровский переулок, Страстной бульвар, Успенский переулок. Здания, находящиеся вдоль улицы Петровка имеют нумерацию от Театральной площади.
Не далеко от улицы Петровка пролегают улица Неглинная и Большая Дмитровка.
Своё название улица Петровка получила в честь Высоко-Петровского монастыря, который был основан в 14-м веке. Название Петровка было известно уже в 17-м веке, в 18-м веке улица начинает активно застраиваться, во второй половине 18-го века на Петровке появляются дома и особняки известных купцов и предпринимателей, представителей столичной элиты. В 19-м веке на территории улицы появляются торговые ряды небольшие магазины и лавки. В 20-м веке часть улицы перестраивается, что повлияло на старинную застройку улицы, но несмотря на это, на улице сохранилось большое количество примечательных зданий, являющихся памятниками архитектуры, а именно около границ Петровки находятся:
- Здание центрального универсального магазина.
- Государственный академический большой театр.
- Старинное здание бывший доходный дом, принадлежавший И. И. Воронцовой. Сейчас в здании находятся несколько ресторанов, кафе, магазины, ювелирный салон, массажный салон.
- Здание бывшей гостиницы, сейчас территорию здания занимают отделение банка, ресторан, бутики и магазины одежды.
- Здание поликлиники – бывший доходный дом виноторговой компании.
- Универмаг Петровский пассаж.
- Генеральная прокуратура Российской Федерации.
- Административное здание.
- Коммерческое здание, ранее здесь располагалась гостиница «Будапешт».
- Гостиница пятизвёздочного уровня - «Мэрриотт Роял Аврора».
- Здание, принадлежавшее страховому обществу «Якорь», сейчас в этом доме расположены несколько бутиков, магазины одежды, ресторан «Щербет».
- Зал заседаний городской думы.
- Институт авиационных технологий.
- Несколько старинных доходных домов.
- Государственный литературный музей – бывшие Нарышкинские палаты.
- Комплекс зданий Высоко-Петровского монастыря.
- Музей современного искусства.
- Бизнес-центр «Венский дом».
- Комплекс зданий бывшей городской клинической больницы № 24, за больницей расположен природный сквер.
- Здание министерства внутренних дел.
Улица Петровка достаточно плохо озеленена, большая часть улицы застроена зданиями, небольшие островки природных насаждений занимают дворовую территорию улицы. Недалеко расположены скверы на Страстном и Петровском бульварах.
Через улицу Петровка курсируют троллейбусы № 15. Станция метрополитена «Тверская» располагается на расстоянии семисот метров от улицы Петровка.