Petrolina är en stad och kommun i nordöstra Brasilien och ligger i delstaten Pernambuco. Folkmängden i hela kommunen uppgår till cirka 330 000 invånare.
Staden är belägen vid floden São Francisco och på andra sidan ligger staden Juazeiro i delstaten Bahia. De två städerna, som utgör ett storstadsområde med nästan en halv miljon invånare, har samband med en modern bro. Sobradinhodammen, som bildar sjön Sobradinho (den näst största konstgjorda sjön i världen), ligger 26 kilometer uppför floden. Flygplatsen i Petrolina är främst för inrikesflyg (dagliga flyg till Recife, huvudstad i Pernambuco) och för export av frukter.
Petrolina grundades år 1893. Tillväxten av Petrolina och dess grannstad Juazeiro är resultatet av byggandet av Sobradinhodammen och den rikliga tillgången på vatten för bevattning. Det konstbevattnade jordbruket har vuxit med stormsteg och är den huvudsakliga källan till inkomster och arbetstillfällen i Petrolina.
