Petropavlovsko tvirtovė (rus. Петропа́вловская кре́пость) – XVII a. pabaigoje istoriniame Sankt Peterburgo centre pastatyta tvirtovė. Tvirtovę 1703 m. įkūrė Petras I, o pilnai ji pastatyta buvo tarp 1706 ir 1740 m. pagal Domenico Trezzini projektą.
Šiame Nevos saloje esančiame tvirtovės pastatų komplekse nuo 1954 m. įsikūręs Valstybinis Sankt Peterburgo istorijos muziejus pritraukia daugybę turistų ir poilsiaujančių peterburgiečių. Tvirtovės yra viena iš pagrindinių UNESCO kultūros paveldu laikomo Sankt Peterburgo centro dalių.
Tvirtovė, kurios statybos pradžia 1703 m. gegužės 16 d. (pagal Julijaus kalendorių; 1703 m. gegužės 27 d. pagal Grigaliaus kalendorių) laikoma oficialia Sankt Peterburgo įkūrimo data, niekada netarnavo pagal savo karinę paskirtį. Švedai, nuo kurių ji turėjo ginti Šiaurės karo metu, per kelis ateinančius metus buvo sumušti ir po to nebekėlė rimtesnio pavojaus Rusijos imperijai. Iš pradžių šešis bastionus turėjusią tvirtovę iš žemės sampilų ir medinių įtvirtinimų statė apie 20 000 vyrų. Tarp 1706 ir 1740 m. ji buvo visiškai perstatyta iš akmens; nuo to laiko ji yra netaisyklingo šešiakampio, kurio kampus saugo bastionai, formos.