O município tem uma temperatura média anual de , tendo a caatinga como sua vegetação nativa e predominante. Com uma taxa de urbanização de , no ano de 2009 o município possuía 141 estabelecimentos de saúde. Em 2010, sua Índice de Desenvolvimento Humano (IDH-M) era de 0,697, considerado médio e acima da média pernambucana, ocupando o no ranking estadual. Sua RIDE é formada por oito municípios, que totalizam uma população de cerca de 700 mil habitantes.

Petrolina foi fundada em 1870. A sua região era frequentada assiduamente pelo capuchinho italiano frei Henrique, que realiza intensas prédicas missionárias pelos povoados ribeirinhos do Rio São Francisco. Em uma delas, o frei resolveu construir uma capela dedicada à Nossa Senhora Rainha dos Anjos, sendo a partir dessa construção que houve o crescimento populacional na região em que se localiza a sede municipal. Por volta da década de 1980, foram surgindo suas primeiras vinícolas irrigadas pelas águas do São Francisco, com isso, indústrias relacionadas à produção de vinho foram aparecendo. Atualmente, o município é constituído por três distritos, além da sua sede, sendo subdividida em 5 regiões com vários bairros.