La Laguna de Pétrola se encuentra situada a 860 metros de altitud; se encuentra ubicada en una cuenca de alimentación compleja, que permite la presencia de diferentes hábitat acuáticos con distintas salinidades.
La Laguna de Pétrola destaca, junto con las Lagunas de Ruidera , como el humedal de mayor interés faunístico de la provincia de Albacete, ya que mantiene una importante población de aves acuáticas durante todo el año.
La Laguna linda, por su extremo meridional, con la zona urbana de Pétrola, término al que pertenece la mayor parte de la laguna, si bien su cuenca vertiente se encuentra situada en mayor proporción, en el término municipal de Chinchilla.