Se encuentra ubicado al centro del estado, y su cabecera es la población del mismo nombre.

Tiene una extensión territorial de 177.419 kilómetros cuadrados que representan el 0.52% de la superficie total del estado.

El territorio limita al oeste con el municipio de Tepatlaxco de Hidalgo, al suroeste con el municipio de Amozoc, al sur con el municipio de Cuautinchán, al sureste y este con el municipio de Tepeaca y al noreste con el municipio de Nopalucan.

Al norte limita con el estado de Tlaxcala, correspondiendo estos límites al municipio de Ziltlaltépec de Trinidad Sánchez Santos y al municipio de Huamantla.

Las principales localidades y su población son las siguientes: Para la elección de diputados locales al Congreso de Puebla y de diputados federales a la Cámara de Diputados federal, el municipio de Petlalcingo se encuentra integrado en los siguientes distritos electorales: Local: Federal: El municipio de divide para su régimen interior en nueve juntas auxiliares, que se integran por un presidente municipal auxiliar y cuatro miembros electos popularmente por los habitantes de la comunidad, por un período de tres años, designándose en plebiscito el último domingo del mes de enero del año que corresponda, para tomar posesión el segundo domingo del mismo año.