Населённый пункт был основан в 1789 году по указу императрицы Екатерины II и получил название Петровский Завод, по одной версии — в честь императора Петра I, много сделавшего для развития российской чёрной металлургии, по другой — по местному храму апостола Петра. В 1926 году село Петровский Завод было преобразовано в город Петровск-Забайкальский, при этом железнодорожная станция сохранила прежнее название.