Дом Петровых входит в застройку южной, полуциркульной, части предмостной Семеновской площади. Он был перестроен в начале XIX века неизвестным зодчим из двух небольших двухэтажных домов, выходивших на набережную Фонтанки и Гороховую улицу. Новое здание оформило часть площади и придало застройке характер целостного архитектурного ансамбля.
Следует отметить, что идея создания предмостных площадей по набережной Фонтанки относится к 1760-м годам, ко времени работы Комиссии о каменном строении Санкт-Петербурга и Москвы.
Реализация этой идеи натолкнулась на трудности, связанные с частной собственностью на земельные участки. Осуществить её полностью в конце XVIII – начале XIX века удалось только у Семеновского моста.
Выходящий на площадь фасад четырехэтажного жилого дома не имеет резко выделенных членений. Лишь в его центральной части подчеркнуты проемы ворот, над которыми расположены трехчастные окна. Они вписаны в арку, охватывающую два верхних этажа. Плоскость стен двух нижних этажей рустована и служит как бы цоколем, на котором возведена верхняя часть здания. Женские маски над окнами второго и гирлянды у фронтонов третьего этажа украшают фасад.
В 1822 году архитектор Шарлемань выстроил на участке дома круглый в плане корпус с круглым же внутренним двориком.
В доме сохранились фрагменты оформления интерьеров, современные его постройке. Так, в одной из квартир можно видеть открытый входной проем, обработанный в виде портала. Две свободно стоящие колонны и четыре пилястры из искусственного розового мрамора поддерживают антаблемент с карнизом небольшого выноса.
Большинство лестниц сохранило свою первоначальную конструкцию. Лестница с Гороховой улицы, трехмаршевая на сводах, имеет среднюю опорную стену с полуциркульными нишами.
Художественная значимость здания определяется в основном его ролью и местом в целостном архитектурном ансамбле площади.