Το Πετροχώρι βρίσκεται σε υψόμετρο 340 μ. και ανήκει στον δήμο Θέρμου της Περιφερειακής Ενότητας Αιτωλοακαρνανίας που βρίσκεται στην Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας, σύμφωνα με τη διοικητική διαίρεση της Ελλάδας όπως διαμορφώθηκε με το πρόγραμμα “Καλλικράτης”.

Έδρα του δήμου είναι το Θέρμο και ανήκει στο γεωγραφικό διαμέρισμα Στερεάς Ελλάδας.

Κατά τη διοικητική διαίρεση της Ελλάδας με το σχέδιο “Καποδίστριας”, μέχρι το 2010, το Πετροχώρι ανήκε στο Τοπικό Διαμέρισμα Πετροχωρίου, του πρώην Δήμου Θέρμου του Νομού Αιτωλοακαρνανίας.