GPS: 51.290905 , 108.857415
Согласно первоначальному плану, Транссибирская железнодорожная магистраль должна была пролегать в стороне от села Петровский Завод. Однако в 1896 году комитет Сибирской железной дороги изменил направление пути, чтобы обеспечить транспортировку продукции местного железоделательного завода.
Станцию решено было возводить в двух километрах к северу от заводского посёлка, на берегу пруда, и в 1897 году строительство началось. 16 декабря 1899 года пути Забайкальской железной дороги соединились недалеко от станции Толбага (50 км к юго-востоку от нынешнего Петровска-Забайкальского), а 6 января 1900 года на станцию Петровский Завод прибыл первый поезд. Так она стала стыковой станцией Забайкальской и Восточно-Сибирской железных дорог.
В 1900 году на станции открыли оборотное депо, построили товарную контору и корпуса паровозного депо, школу, больницу, жандармский участок. 6 ноября 1900 года начальник Забайкальской железной дороги В. В. Оглоблин присвоил станции Петровский Завод статус железнодорожной станции 4-го класса. Тогда пропускная способность однопутной станции составляла одну пару курьерских и две пары грузовых поездов в сутки. В 1903 году в Петровском Заводе завершилось строительство здания железнодорожного вокзала в неоклассическом стиле.
В 1905 году появился второй посёлок железнодорожников — Родькина Падь. В 1917 году его включили в состав Петровского Завода. Он расположился на землях, принадлежавших императорскому Кабинету. К 1912 году на новой станции уложили вторые пути. В конце 1920-х годов она имела семь путей, здание вокзала, товарный двор, паровозное депо и пункт технического осмотра. Сейчас эта станция называется Декабристы.
В 1926 году село стало городом Петровском-Забайкальским, при этом железнодорожная станция сохранила прежнее название Петровский Завод.
В 1970 году рядом со старым зданием вокзала построили новое, с залом ожидания. В 1995 году оба здания соединила четырёхэтажная пристройка, где сейчас размещаются административные службы станции. Перед вокзалом установили памятник В. И. Ленину. На его постаменте имеются барельефы восьми декабристов, отбывавших ссылку в Петровском Заводе. В 1973 году на восточном фасаде здания вокзала появилось мозаичное панно «Декабристы в Забайкалье».
Со станции Петровский Завод началась электрификация Забайкальской железной дороги. Первый электровоз прибыл сюда из Улан-Удэ 29 декабря 1970 года.
Станционное здание и комплекс привокзальных построек являются выявленными памятниками архитектуры. Некоторые из них охраняются государством как объекты регионального значения.