Evropsky významná lokalita Petrohrad byla vyhlášena převážně na území chráněného území „Háj Petra Bezruče", zřízeného v roce 1956 k ochraně zbytků starého lesa na žulovém podkladu s charakteristickými výchozy podložní horniny. Toto území však bylo chráněno podstatně dříve již jako součást přírodního zámeckého parku v držení rodu Czerninů. Listnatý les přirozené druhové skladby se dosud vyznačuje vysokým zastoupením starých stromů, které jsou vyhledávaným útočištěm ohroženého a celoevropsky chráněného druhu brouka - páchníka hnědého (Osmoderma barnabita). V souvislosti se zajišťováním ochrany tohoto druhu byla přírodní památka v roce 2012 přehlášena v souladu s implementací Evropského práva tak, aby předmět ochrany a rozsah území lépe postihoval ochranu druhu.
Chráněné území se rozkládá v nadmořské výšce 374 - 454 m a zahrnuje převážně dvouvrší budované biotitickou žulou čistecko-jesenického masivu (tzv. tiskou žulou). Podložní hornina vytváří charakteristické výchozy s typickou balvanitou odlučností, velkou část území pokrývají žulové suťě a balvanové rozpady. Půdním typem jsou bázemi chudé kambizemě, které se na provzdušněných sutích vyznačují větším obsahem přístupného dusíku a jsou zde proto doprovázeny charakteristickou nitrofilní vegetací. Na vyšším z obou vrcholků se nachází zbytky hradu Petršpurk (Petersburg) s barokní kaplí.
Převažujícím vegetačním typem jsou zde staré smíšené doubravy a suťové lesy s bylinným patrem odpovídajícím převážně dubohabřinám, pro něž jsou charakteristické například bažanka vytrvalá (Mercurialis perennis), jaterník podléška (Hepatica nobilis), plicník tmavý (Pulmonaria obscura) a další. Na osluněných místech zejména v okolí hradní zříceniny při jihozápadním vrcholu se nachází prostor i fragmenty nelesní teplomilné vegetace, doprovázené například strdivkou sedmihradskou (Melica transsilvanica), rozrazilem rozprostřeným (Veronica prostrata) nebo rozchodníkem velkým (Hylotelephium maximum).
Chráněné území je význačné délkou doby, po kterou nebylo do vývoje lesní vegetace významně zasahováno, a proto i silným zastoupením stromů mimořádných rozměrů a věku, ať už se jedná o lípy, javory či duby. Zdejší lesní porosty jsou z tohoto důvodu významným útočištěm vzácného a ustupujícího xylobiontního hmyzu, včetně silné populace evropsky chráněného brouka páchníka hnědého (Osmoderma eremita). Páchník je saproxylický (tj. na mrtvém dřevu žijící) brouk, který žije ve stromových dutinách listnatých dřevin, chráněných před deštěm. Preferuje osluněné stromy, proto je často nalézán v alejích, parcích nebo na soliterně stojících stromech. Larvy mají 3-4letý vývoj v trouchnivém dřevu. Dospělé brouky je možno zpozorovat v období od května do září. V jedné dutině se vyvíjí maximálně okolo 15 jedinců, přičemž dutinu opouští jen necelá desetina dospělých brouků, kteří navíc létají jen na krátké vzdálenosti. Dospělci vydávají charakteristický zápach připomínající vůni staré vydělávané kůže. Vzhledem ke specifickému způsobu života páchníka hnědého je třeba na místech jeho výskytu zachovat stojící dutinové i mrtvé stromy a udržet v okolí přirozenou věkovou strukturu dřevinné vegetace, aby brouk mohl při rozpadu dutin průběžně osídlovat další stromy.
Vzhledem ke kontinuitě, stáří a zachovalosti některých částí lesa je možné zde očekávat výskyt dalších vzácných druhů vázaných na dřevo, z nichž byli dosud zjištěni například vzácní drabčíci Sepedophilus bipunctatus, Euryusa sinuata nebo Xylostiba bosnica.
Z chráněných obratlovců obývá území přírodní památky například slepýš křehký (Anguis fragilis), v okolí hradu na osluněných partiích lze zastihnout ještěrku obecnou (Lacerta agilis). V lesních porostech hnízdí například krahujec obecný (Accipiter nisus), holub doupňák (Columba oenas) nebo žluva hajní (Oriolus oriolus).
V západním cípu chráněného území při okraji silnice Petrohrad - Stebno se nachází památný „Selský dub", který byl jako nápadně mohutný a veškerým okolím uctívaný strom připomínán již v souvislosti se selskou rebelií v roce 1680. Dosud vitální strom s obvodem kmene dosahujícím téměř 9 m patří k nejmohutnějším exemplářům dubu letního (Quercus robur) v Čechách. Není vyloučeno, že je pozůstatkem původního lesa.