Пичаевский район образован в 1928 году как часть Тамбовского округа Центрально-Чернозёмной области (ЦЧО). С 1930 года входил непосредственно в ЦЧО, с 1934-го - в состав Воронежской области, с сентября 1937 года входит в Тамбовскую область. Территория Петровского района неоднократно изменялась, в настоящем виде сложилась в 1979 году. Центр - село Пичаево.
Пичаево – крупное старинное село. Основано в 1703 году Солотчинским монастырём Рязанского уезда. В документах записано как «село Благовещенское, Пичаево тож». Название происходит от мордовского слова «пича» - сосна. В середине XIX века в селе действовали две мельницы, восемь маслобоен, салотопня, две ярмарки, базар, народное училище. В начале XX века – почтово-телеграфная контора, четыре земские школы, больница и ветеринарный пункт. В настоящее время в селе находятся маслозавод, пищекомбинат и др.
Площадь района - 1294,5 кв. км. Расположен на северо-востоке Тамбовской области. Граничит с Сосновским, Моршанским, Гавриловским, Бондарским районами, Пензенской областью. Реки: Кашма, Большой Ломовис, Кёрша. Преобладают выщелоченные чернозёмы, а также лугово-чернозёмные почвы.
На протяжении всей истории развивался главным образом как район сельскохозяйственного производства. В XIX веке появился крупный спиртзавод «Байловский». В настоящее время мелкие перерабатывающие предприятия имеются в Пичаеве. В лесхозах заготовляется древесина. Через район проходят железнодорожная линия Москва - Сызрань, нефтепровод «Дружба» и газопровод Саратов - Москва.
Археологами выявлен крупный памятник эпохи бронзы - Пичаевский курган. Древнейшее население - мордовские племена и тюркоязычные кочевники. Русские поселения появились па рубеже XVII - XVIII веков, когда возникли сёла Байловка, Большое Шереметьево, Большой Ломовис, Волхонщина, Вышенка, Егоровка, Липовка, Пичаево, Рудовка, и др. Позже основаны крупные сёла Гагарино, Питим и др.
В период Великой Отечественной войны более 12,8 тыс. пичаевцев ушли на фронт, около половины из них погибли.
Памятники культуры: имение В.И. Вернадского , Троицкая церковь в селе Пичаево, церковь Воскресения Христова в селе Гагарино.
Десять пичаевцев в годы Великой Отечественной войны удостоены звания Героя Советского Союза.