Petriano deve il suo nome (Prae tres amnes: sopra tre fiumi) ai tre corsi d'acqua che scorrono sul suo territorio: l'Apsa che scende da Urbino, il Tagliatesta che arriva dalle Cesane passando per Palazzo del Piano ed il Razzo che segna i limiti settentrionali del territorio comunale. Il primo documento che riporta il nome di Petriano è una pergamena del B. Mainardo Vescovo datata 21 gennaio 1096 che conferma la proprietà di vare terre e chiese tra cui S. Martino di Petriano al Capitolo del Duomo di Urbino.

In seguito il Castello di Petriano passò ai consoli di Urbino seguendo poi i destini della città feltresca. Già nel 1422 venne fondato da Bonaiuto Ramunzi un ospedale per l'assistenza e la cura della popolazione e dei viaggitori. Fra i petrianesi si distinse il capitano Carletto detto d'Urbino che nel 1505 respinse gli eserciti del Borgia e si spinse fino a Rimini conquistando la città. La comunità era retta dai Massari eletti periodicamente tra le vecchie famiglie del posto. Nel 1860 Petriano divenne Comune dell'Italia Unita.