Petrolina reúne, à beira do rio, paisagens naturais e cenários marcantes. O Rio São Francisco é considerado um dos maiores atrativos do município. Os demais são: ilhas fluviais com destaque para a Ilha do Rodeador que recebe os turistas em seus bares e restaurantes; Ilha do Massangano, famosa por possuir um grupo cultural, o Samba de Véio; ilhas espalhadas ao longo de todo o rio, algumas utilizadas para camping; a Ilha do Fogo que fica no meio da Ponte Presidente Dutra a qual interliga as cidades de Petrolina e Juazeiro; o Balneário de Pedrinhas, que se destaca pelo complexo de bares especializados em peixe.
A Igreja Catedral, “imponente catedral de pedras” como escreveu o filho da terra Antonio de Santana Padilha, se chama Sagrado Coração de Jesus, idealizada pelo bispo Dom Malan, foi construída em 1929 com pedras advindas da própria cidade e muitas vezes carregadas pela comunidade local, possui estilo arquitetônico neo-gótico e vitrais que chamam a atenção pela história que representa; a igreja Matriz Nossa Senhora Rainha dos Anjos, teve sua construção iniciada em 1858, em estilo neo-colonial, porém, só foi concluída em 1906. Sua fachada possui decorações austeras e no seu interior há diversas imagens de madeira e de gesso.
Petrolina Antiga é a parte que ainda possui algumas ruas e casas com características do início do século XX, onde existem vários bares bastante frequentados na noite de Petrolina. A Antiga Estação Ferroviária da Leste Brasileira foi inaugurada em 1923 e traz características da arquitetura neo-renascentista, comum à época. A Ponte Presidente Dutra que liga as cidades de Petrolina e Juazeiro possui uma ilha em seu centro, tem 800 m de extensão e foi aberta oficialmente em 1954. O Museu do Sertão foi fundado em 1973, com acervo superior a 3.000 peças, resgata a cultura do homem sertanejo, da cidade de Petrolina e da região circunvizinha; Memorial Nilo Coelho, demonstra a vida social, política e familiar de um dos mais importantes políticos da região, responsável por grande parte do desenvolvimento econômico da cidade de Petrolina, o espaço foi construído em 1995 e atualmente encontra-se fechado para reforma.
Sobre artesanato existem três importantes pontos: a Oficina do Artesão Mestre Quincas, onde se pode observar os artesãos confeccionando suas peças, podendo também adquirir o artesanato no próprio local; o Centro de Artesanato Celestino Gomes (artista plástico importante da cidade), que é uma feira de artesanato, situada no centro da cidade composta por 54 artesãos distribuídos em quiosques, há um bar e palco para apresentações culturais; o Centro de Artes Ana das Carrancas onde é encontrado o artesanato nacionalmente famoso que é a carranca, e a mais representativa da cidade é a da artesã Ana das Carrancas por fazer suas peças em barro e em homenagem a seu marido que é cego, fazendo-as com olhos vazados, além de confeccionar carrancas de figuras antropozoomórficas; é indispensável o passeio nas barcas que fazem o trajeto de Petrolina à Juazeiro, assim como um passeio mais prolongado ao longo do rio até a barragem de Sobradinho-BA.