Село Петропавловское входит в состав Муниципального образования «Анивский городской округ» с центром г.Анива.
Село было создано в 1894 году Приказом губернатора острова Сахалин от 16 декабря № 262 «Об открытии в Корсаковском округе новых поселений». В 1898 году в селении насчитывалось 32 хозяйства, общее число построек – 49. Усадебной земли было 13 десятин, пахотной – 2 десятины.
Во время японской колонизации Южного Сахалина село носило название Касата. 15 октября 1947 года Указом Президиума Верховного Совета РСФСР японский поселок Касато был переименован в Петропавловское и организован первый поселковый Совет. Важнейшим предприятием здесь был военсовхоз №147 ДВО. Предыстория его такова: в железнодорожном вагоне-теплушке, развозившем по городам и весям рядовой и офицерский состав, прибыли на Сахалин после его освобождения военнослужащие машинно-сенокосной станции №13, которая была расквартирована в начале в Корсаковском районе, а в июле 1947 года передислоцирована в поселок Касато, где и приобрела статус военсовхоза.
В первые годы существования военсовхоза основную работу выполняли на лошадях. В приказах по подразделению им всегда уделялось особое место. Например, самый первый приказ по военсовхозу №147 гласил, что «15 июля 1947 года на довольствии состояло: офицеров – 18, сверхсрочников – 7, рядового и сержантского состава – 46, вольнонаемных – 117, военнопленных – 494, обозных лошадей – 59…». А документы типа «О случаях вывода из строя конского состава части и наказании виновных» появлялись довольно часто. И все это воспринимали всерьез, потому что знали: тягловая сила остается чуть ли не самой главной в их нелегкое время.
Большинство жителей поселка работали в военном совхозе вольнонаемными. В первые годы мирной жизни ими в совхозе работали японские военнопленные, прибывавшие с острова Итуруп и после отбытия трудовой повинности возвращавшиеся на родину через пересыльный лагерь № 379 г. Холмска. В 1956 году открылись библиотека, клуб, школа. Все находилось в одном помещении, где проводились лекции, политинформации.
Через несколько лет петропавловцы обосновали тепличное хозяйство, занимались растениеводством, животноводством, разработкой и мелиорацией земель, лесозаготовками. Функционировали цеха по переработке сельхозпродукции, молока, изготовлению кирпича, работала хлебопекарня. В общей сложности военсовхозу принадлежали 3131 гектар земли, из них под пашню было отведено 989 гектаров.
На 1 января 2020 года в селе проживает 373 человека.
