Сооружены в 1716—1717 годах под руководство архитектора Доменико Трезини. Ворота расположены в Петровской куртине между Государевым и Меншиковым бастионами и решены в стиле барокко, в виде триумфальной арки, которую украшают двуглавый орел, барельефы и статуи. Центральный барельеф — «Низвержение Симона-волхва апостолом Петром», символизирует победу России в Северной войне (Симон отождествляется со шведским королём Карлом XII, апостол Пётр — c Петром I). По бокам в нишах установлены античные статуи: богини войны Беллоны и богини мудрости и ремесел Минервы.
Первые ворота были сооружены в 1708 году. Они имели каменное основание и деревянную верхнюю часть. В 1716—1717 годах Петровские ворота были полностью перестроены в камне по проекту Доменико Трезини.
Деревянное резное панно «Низвержение Симона-волхва апостолом Петром» выполнено скульптором Конрадом Оснером. Ширина барельефа 4.9 м, высота — 3.35 м. Существует две версии, по одной барельеф был перенесен с деревянных ворот 1708 года, по другой изготовлен именно для каменных ворот.
Немецкий скульптор Ганс Конрад Оснер (1673—1747) был одним из первых мастеров прибывших работать в Россию при Петре Первом. В 1703 году он начал исполнять декоративные работы в московских и подмосковных церквях.
Во фронтоне располагается горельеф бога Саваофа. Убранство ворот включало ещё 7 статуй, центральной из которых была не сохранившаяся фигура апостола Петра с ключами.
Статуи в нишах созданные французским скульптором Николя Пино. Герб России (двуглавый орел) установлен в 1720 году, он выполнен из свинца мастером Франсуа Вассу. Горельефы с изображением воинских доспехов появились позднее, в 1730 году.
В 1941 году ворота получили повреждения в результате артиллерийского обстрела. Реставрация была проведена в 1951 году архитекторами А.А. Кедринским, А.Л. Ротачом.
Парадные Петровские ворота являются единственным сохранившимся образцом триумфального сооружения петровского барокко.