До 2023 года существовало муниципальное образование Петровский район.

Флаг Петровского района утвержден Решением Петровского районного Совета народных депутатов от 1 июля 2011 года № 313 "О флаге Петровского района Тамбовской области". Герб внесен в Государственный геральдический регистр РФ под №7212. Согласно тексту Положения о флаге:

2.1. Описание флага Петровского района :
«Прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3, воспроизводящее композицию герба Петровского района в голубом, желтом, зеленом и красном цвете».
2.2. Рисунок флага Петровского района приводится в приложении, являющимся неотъемлемой частью настоящего Положения.
2.3.Обоснование символики флага Петровского района.
Флаг разработан на основе герба Петровского района, который языком символов и аллегорий отражает природные, экономические и исторические особенности Петровского района.
Район расположен в западной части Тамбовской области. Черноземные почвы и благоприятный климат стали основой для успешно развития сельского хозяйства района. Многочисленные предприятия, занимающиеся выращиванием разнообразных сельскохозяйственных культур, и в первую очередь зерновых, снискали району славу одного из кормильцев Тамбовской области. Но более всего Петровский район знаменит своими садами. Здесь культивируют высокоурожайные сорта яблони, груши, земляники, смородины, черноплодной рябины, калины, жимолости, облепихи.
Яблоко и колосья – символы плодородия, изобилия - показывают Петровский район как сельскохозяйственный. Золотое поле – символ урожая, богатства, стабильности, жизненной силы и зеленый цвет – символ молодости, жизненного роста, природы дополняют символику флага.
Голубое поле – указывает на развитую речную сеть на территории района. Среди наиболее крупных – реки Матыра, Плавица, Избердейка. Голубой цвет также символ чести, благородства, духовности и возвышенных устремлений.
Красный цвет – символ мужества, силы, труда, красоты и праздника.
2.7. Авторская группа:
идея флага: Константин Моченов (Химки), Сергей Янов (п.Малаховка);
художник и компьютерный дизайн: Ирина Соколова (Москва);
обоснование символики: Кирилл Переходенко (Конаково).

По материалам cайта Союза геральдистов России и базы нормативных документов Министерства юстиции

В мае 2023 года МО "Петровский район" преобразовано в Петровский муниципальный округ, при этом все поселения в составе района утратили муниципальный статус.