O local começou a ser habitado cerca de 1200 a.C. Importante rota comercial entre a Península Arábica e Damasco (Síria) durante o século VI a.C., foi colonizada pelos Nabateus no ano de 312 a.C. que a nomearam como sua capital. Petra e a região envolvente floresceram material e culturalmente, graças ao aumento das trocas comerciais pela fundação de novas cidades: Rabbath ‘Ammon (a moderna Amã) e Gerasa.

Sob domínio dos Nabateus que controlavam as rotas comerciais da região, Petra converteu-se no eixo do comércio de especiarias, servindo de ponto de encontro entre as caravanas provenientes de Aqaba e as de cidades de Damasco e Palmira. O estilo arquitectónico dos Nabateus, de influência greco-romana e oriental, revela a sua natureza activa e cosmopolita.

Entre os anos 64 e 63 a.C., os territórios Nabateus foram conquistados e anexados ao Império Romano. Adriano rebaptizou-a de Hadriana Petrae, em honra de si próprio. Petra continuou a prosperar sob o seu domínio até o ano em que um terramoto destruiu quase metade da cidade. Contudo a cidade não morreu: após este acontecimento muitos dos edifícios “antigos” foram derrubados e reutilizados para a construção de novos, em particular igrejas e edifícios públicos. Em 551, um segundo terramoto (mais grave que o anterior) destruiu a cidade quase por completo. Petra não se conseguiu recuperar desta catástrofe pois a mudança nas rotas comerciais diminuíram o interesse neste enclave.

As ruínas de Petra foram objecto de curiosidade a partir da Idade Média, atraindo visitantes como o sultão Baybars do Egipto, no princípio do século XIII. O primeiro europeu a descobrir as ruínas de Petra foi Johann Ludwig Burckhardt (1812), tendo o primeiro estudo arqueológico científico sido empreendido por Ernst Brünnow e Alfred von Domaszewski, publicado na sua obra Die Provincia Arabia (1904).