Петровский район создан в 1928 году в составе Саратовского округа Нижне-Волжского края. Некоторое время существовало ОМО Петровского района (объединенное муниципальное образование), в 2005 году создано МО "Петровский муниципальный район".

Начало разработки флага положило Постановление администрации Петровского муниципального района от 27.06.2012 № 716 "О проведении конкурса по созданию проекта флага Петровского муниципального района".

Флаг Петровского района утвержден Решением Петровского районного собрания от 30 августа 2012 года № 13-92. Описание флага:

"Прямоугольное полотнище красного цвета с отношением ширины к длине 2:3 с двумя равновеликими полосами у древка составляющими 1/8 ширины флага. На красной полосе, составляющей 3/4 ширины полотнища, воспроизведено изображение герба г. Петровска — рука, исходящая из облака".
Обоснование символики
Флаг разработан на основе герба Петровского муниципального района, утверждённого решением Петровского районного собрания от 17 апреля 1998 года № 71, который, в свою очередь, воспроизводит исторический, пожалованный 23 августа (3 сентября) 1781 года, герб города Петровска. Согласно Указу о пожаловании, в гербе изображена «рука, исходящая из облака в красном поле, держащая два ключа». Геральдическое описание герба Петровского муниципального района гласит: «В червлени (красном поле) выходящая из серебряного облака десница в лазоревой (синей, голубой) одежде, держащая золотой короткий шнур, на котором висят два таковых же ключа, бородками врозь».
Голубой цвет (лазурь) — символ величия, красоты, преданности.
Белый цвет (серебро) — символ простоты, совершенства, мудрости, благородства, мира и взаимного сотрудничества.

Источник - "ВИКИПЕДИЯ" (ред. статьи В.Пермяков)

Изменения в решение о флаге внесено Решением Петровского районного собрания от 16 сентября 2014 года № 53-272 . В частности, утверждено новое описание флага:

"Прямоугольное полотнище красного цвета с отношением ширины к длине 2:3, на котором воспроизведено изображение герба г. Петровска – рука, исходящая из облака.».

Флаг района внесён в Государственный геральдический регистр РФ под № 9948.

По сообщению В. Пермякова. Рисунок - реконструкция "Вексиллографии"