Petropavlovsk-Kamtsjatskij (russisk: Петропа́вловск-Камча́тский) er en by i Kamtsjatka kraj i Russland, som den også er det administrative, industrielle, vitenskapelige og kulturelle senteret for. Innbyggertall: 198 028 (folketelling 2002), 268 747 (folketelling 1989). Mesteparten av befolkningen er russere og ukrainere. Det bor flere mennesker i denne byen enn i naboregionene Magadan oblast og Tsjukotka autonome okrug. Byen dekker et areal på 400 km².
Byen ble grunnlagt av oppdageren Vitus Bering, som nådde Avatsjabukta i 1740 og la ned grunnsteinen for havna Petropavlovsk, som er oppkalt etter hans to skip, Sankt Peter og Paul av Tarsus, som ble bygget i Okhotsk for hans andre ekspedisjon. Bystatus ble innvilget 9. april 1812. Under krimkrigen motstod festningen beleiringen fra de engelsk-franske styrkene, og falt aldri.
Petropavlovsk var en viktig kilde for fisk (spesielt laks) og krabbe for Sovjetunionen på 1900-tallet. Etter slutten på sovjettiden har imidlertid fiskerettighetene blitt solgt til utenlandske interesser. Byen ligger på høye åser og er omringet av vulkaner. Det er faktisk ikke mulig å se horisonten klart fra noe sted i byen ettersom det er vulkaner og fjell overalt.
Klimaet er subarktisk og årsnedbøren er i gjennomsnitt 860 mm, eller rundt tre ganger så mye som er vanlig i Sibir, og mesteparten faller som snø. Temperaturen om vinteren er mildere enn i Sibir. En typisk januardag ligger på minus 7,3°C, mens normalt maksimum i juli er 20°C.
Byen har bygd ut en turistbasert infrastruktur. Rundt tjue store turistselskaper tilbyr et stort utvalg av tjenester, fra bjørnejakt til paragliding. Ettersom Petropavlovsk-Kamtsjatskij er den nest største byen i verden som ikke kan nås via landeveien (etter Iquitos, Peru), så er det svært dyrt å reise hit, men byen vokser likevel i popularitet på grunn av det bemerkelsesverdige landskapet og naturen på Kamtsjatkahalvøya. Byen betjenes av Petropavlovsk-Kamtsjatskij lufthavn.