Está situada a orillas del río Baliagá, afluente del Jilok, a 413 km al este de Chitá.

Previamente a las expediciones de exploración llevadas a cabo por los cosacos en el siglo XVII, el emplazamiento de la actual Petrovsk-Zabaikalski era un cruce de caminos utilizado por las tribus nómadas buriatas.

La localidad se desarrolló alrededor de la fábrica, con el mismo nombre que ésta.

La situación demográfica de la ciudad se vio igualmente degradada.

Petrovsk-Zabaikalski es una parada del ferrocarril Transiberiano (estación Petrovski Zavod), en el kilómetro 5.784.