Petra nie od razu była miastem wykutym w skale. Pierwsi Nabatejczycy, którzy przybyli do tego miejsca mieszkali zazwyczaj w namiotach, które tworzyły dość luźne obozowisko wśród skał, oraz w naturalnych jaskiniach, których w dolinie Petry nigdy nie brakowało. Stopniowo, wraz ze zmianą trybu życia nowych mieszkańców z koczowniczego na osiadły, zaczęły wyłaniać się płaskie, białe budynki, jakich i dziś można wiele zobaczyć na terenie Jordanii. W okresie największego rozkwitu miasto przecinała jedna główna ulica (cardo maximus), wyłożona białym kamieniem i wiele jej bocznych odnóg. Na tarasach umiejscowione były trzy duże rynki otoczone sklepami i wreszcie, co jest najbardziej charakterystyczne w tym mieście, liczne budowle wykute w skałach – począwszy od świątyń i pałaców, a skończywszy na okazałych grobowcach. Nie brakło w Petrze również dużego teatru – jednej z najbardziej spektakularnych budowli tego miasta, świadczącej o rozwoju kulturalnym miasta.
Petra w dużym stopniu była osiedlem wykutym w skale, co już jest cechą oryginalną w stosunku do innych miast, ale jednocześnie pod wieloma względami przypominała inne miasta swojej epoki, takie jak np. Efez czy Cezarea Nadmorska. Sami Nabatejczycy, będąc do niedawna ludem koczowniczym, nie mieli tradycji budowniczych, co wymuszało na nich sięgnięcie po wzorce innych kultur. Dlatego charakterystyczną cechą architektury Petry jest skrzyżowanie stylów architektonicznych egipskich, syryjskich, greckich (przede wszystkim hellenistycznych) i rzymskich, a do tego należałoby dodać rozwiązania rodzime, zwłaszcza w zakresie zdobnictwa, co w efekcie doprowadziło do wypracowania przez Nabatejczyków ich własnego, oryginalnego stylu.
Zasadniczo w rozwoju architektury Petry wyróżnia się trzy okresy:
- nabatejski – III-II w. p.n.e.;
- hellenistyczny – I w. p.n.e. – I w. n.e.;
- rzymski – II-III w.
Znacznej rozbudowy miasta dokonał, wspomniany już, Aretas IV w pierwszej poł. I w. n.e., nawiązując stylem głównie do architektury rzymskiej. Czasy panowania tego władcy w Petrze określa się mianem złotego wieku budownictwa monumentalnego. Wzniesiono wtedy świątynię – tzw. Kasr al Bint Faraoun (Pałac Córki Faraona), teatr, rozbudowano istniejący system wodociągów.
W budownictwie monumentalnym dominują wpływy grecko-rzymskie, głównie z tego powodu, że powstały w okresie rzymskiej dominacji politycznej i greckiej przewagi w kulturze i sztuce, narzuconej przecież również Rzymowi. Jednakże architektura Petry nie jest tylko ślepym naśladownictwem klasycznych wzorów. Jej wyróżniającą się cechą jest stosowanie licznych pilastrów z ciężkimi, bogato zdobionymi kapitelami (mającymi nawet swoją odrębną nazwę: kapitele nabatejskie), różniącymi się od ich gładkich hellenistycznych odpowiedników. Różnica tkwiła zresztą nie tylko w zdobieniu, ale także w wyraźnym ignorowaniu tzw. proporcji złotego podziału pomiędzy poszczególnymi elementami budowli, która była ściśle zachowywana w architekturze grecko-rzymskiej.
Groby, w swej najpospolitszej formie, były wykuwane w skałach jako jaskinie grobowe z bogato zdobionymi wejściami w kształcie trójkąta. Spotkać można je także w kształcie piramid – tzw. nefesz – co wskazuje na silne wpływy egipskie.
Oto niektóre z bardziej znanych budowli Petry:
- Chazne (El Chazne Faraoun) zwana przez Beduinów „Skarbcem Faraona” – wykuta w skale piętrowa budowla powstała ok. I-II w. n.e. W pewnym sensie jest to sztandarowy i najsłynniejszy zabytek Petry. Nie jest jasne przeznaczenie budowli, chociaż ostatnio przeważa pogląd, że był to grobowiec (a nie świątynia) któregoś z władców Petry – być może Aretasa IV i jego żony;
- Deir, czyli „Klasztor” – nazwa pochodzi z okresu bizantyjskiego, kiedy to w budowli tej rzeczywiście znajdował się klasztor chrześcijański. Jest to budowla na pierwszy rzut oka podobna do Chazne, jednakże jest od tamtej znacznie większa i okazała i prezentuje się bardziej majestatycznie; powstała ona najprawdopodobniej w okresie panowania ostatniego króla nabatejskiego – Rabela II (70-106 n.e.);
- Kasr al Bint Faraoun, czyli tzw. Pałac Córki Faraona, lub też świątynia Duszary (lokalnego bóstwa Nabatejczyków). Jest to świątynią wzniesioną z piaskowca w drugiej poł. I w. p.n.e. (za panowania Obodasa III 30-8 p.n.e.), albo w pierwszej poł. I w. n.e., czyli już za panowania Aretasa IV;
- wielki zespół Grobowców Królewskich na tzw. Ścianie Królewskiej, na który składają się „Grób Urny”, „Grób Jedwabny”, „Grób Koryncki” i monumentalny „Grób Pałacowy”; nie znaleziono w nich jednakże żadnych szczątków;
- grobowiec Sekstusa Florentinusa (namiestnika rzymskiego) wzniesiony ok. 130 r. n.e., w północnej części miasta, to jeden z najbardziej znanych petrzańskich zabytków związanych bezpośrednio z Rzymianami. Oprócz tego obiektu na terenie Petry znaleziono dość liczne groby rzymskich żołnierzy;
- teatr – jeden z największych obiektów w Petrze, mieszczący od 6 do nawet 10 tysięcy widzów; został wybudowany najprawdopodobniej w I w. n.e., również za panowania Aretasa IV. Uważa się, że został on znacznie rozbudowany po zajęciu Petry przez Trajana.