In der Vergangenheit trug das Dorf die Namen Petersdorf und Petrovice, offenbar nach dem 1391 erwähnten Bürgermeister Peter. Der Name Petrov wurde erstmals 1869 urkundlich erwähnt, der Spitzname "an der Tess" 1924, seit 1955 trug er den Namen Petrov nad Desnou. Die Siedlung Teresienthal (heute Theresienstadt) wurde 1789 auf dem Gelände von Petrovice gegründet und ist nach der Gräfin Terezie Žerotínová, geborene Schrattenbachová, benannt.
1354 erlangte der örtliche Magistrat Privilegien. Ab dem 14. Jahrhundert gehörte Petersdorf zum Landgut Velké Losiny, dessen Teilung zum Landgut Vízmberk (damals Loučná genannt) gehörte. Seit der Einführung des Gemeindebetriebs war Petersdorf selbständiges Dorf, zwischen 1938 und 1945 war das Dorf Teil des Dorfes Rapotín, vom 9. Mai 1945 bis 31. Januar 1946 Teil des Dorfes Sobotin, dann Petrov nad Desnou wieder ein eigenständiges Dorf, bis er 1980 wieder mit Theresienstadt mit Sobotin verbunden war. Bei einem Referendum im Jahr 1995 wurde der Unabhängigkeitsvorschlag nicht angenommen, und im September 2008 stimmten 53% der Wähler dafür. Am 1. Januar 2010 trennten sich Petrov nad Desnou und Theresienstadt erneut vom Dorf Sobotín, und am 8. und 9. Januar 2010 fanden hier Kommunalwahlen statt.
Bis zur Vertreibung der Deutschen nach dem Zweiten Weltkrieg war Petrov eine deutsche Gemeinde mit einer tschechischen Minderheit.
Ab 1519 stand in Petersdorf die Magdalenen-Kirche, die am 26. Juli 1904 blitzbedingt niedergebrannt und wegen der Nähe der Kirche in Rapotín nicht restauriert, sondern abgebaut wurde.
Das Dorf war Schauplatz bäuerlicher Aufstände. Die Region ist auch für Hexenprozesse bekannt, die 1686 dem Bürgermeister von Petrovice Voršila Kolbová zum Opfer fielen.
Zwischen 1839 und 1931 wurde die ursprüngliche Eisenmühle durch eine Maschinenfabrik ersetzt, die der Eisenhütte der Klein-Brüder gehörte. Seit 1932 war die Velamos-Fabrik zur Herstellung von Fahrrädern auf dem Gebiet von Petrov in Betrieb.