Poměrně velký katastr Petrovic o rozloze 1197 hektarů se rozkládá v údolí Desné a jejího přítoku Merty. Jeho nejvyšším bodem je Petrovský vrch (790 m). Obec sama leží v nadmořské výšce 365 m při silnici ze Šumperka přes Skřítek na Ostravu. Železniční trať ze Šumperka se zde rozbíhá jednak do Sobotína, jednak do Koutů nad Desnou. Součástí Petrovic byla i osada Terezín (německy Theresienthal), která vznikla roku 1789 na pozemcích rozparcelovaného petrovického dvora a byla pojmenována podle hraběnky Terezie Žerotínové. Osada leží na levém břehu řeky Desné severně od Petrovic.