Le prime tracce di insediamento umano risalgono al periodo del Neolitico e dell’Eneolitico, come testimoniato dai reperti archeologici della vicina Grotta del Vecchiuzzo.

Con la conquista romana, Petra divenne città “decumana” e centro di un qualche rilievo come presidio militare e mercato agricolo, come testimoniato da diversi scritti dell’epoca e da pochi ritrovamenti archeologici. 

I Normanni conquistarono Petralia, fondandovi un castello. Il centro, dapprima infeudato a tale Maimun Gaito, forse già emiro arabo, fu poi terra demaniale per finire a Gilberto di Monforte (1201) e, durante il periodo svevo, ai Ventimiglia di Geraci. Dopo vennero i Moncada, i Cardona e gli Álvarez de Toledo, fino all’abolizione della feudalità nel 1817. Fino alla fine del XV secolo (prima dell’editto di espulsione del 1492) vi era insediata una comunità ebraica.

Il 1800 portò una notevole vivacità economica, sociale e culturale: dopo l’impresa garibaldina (cui il paese partecipò con un gruppo di volontari) vi s’insediarono gli uffici pubblici a servizio del comprensorio delle Alte Madonie e opifici vari, facendola diventare un po’ il capoluogo e “il centro più progredito” della zona.  Sulle sue strade passava il percorso della Targa Florio.