In seiner Musik ging Petrassi von neoklasssizistischen Ansätzen aus und fand über die Begegnung mit dem Serialismuszu einem ganz eigenen Stil. Seine acht Orchesterwerke entstanden zwischen 1934 und 1972. Damit umspannen sie fast das ganze Spektrum von Petrassis stilistischer Entwicklung. In dem ersten Konzert stand er noch deutlich unter dem Einfluss des Neoklassizismus. Doch werden hier schon Anklänge an Paul Hindemith und Alfredo Casella deutlich.

Petrassis Entwicklungsgang zu dem stets stärkeren Ausbilden einer durchaus persönlich und freien Sprache hat sich verhältnismäßig langsam vollzogen. DAbei ist bemerkenswert, dass diese Wandlung analog zu Petrassis Annäherung an die Zwölftonmusik der Wiener Schule verläuft. Die frühen Arbeiten stehen unter dem Einfluss Igor Strawinskys und Hindemiths. Durch Casella wird er auf die italienische Vokal- und Instrumentaltradition der Renaissance und des Frühbarock zurückgeführt. In den dreißiger Jahren schreibt Petrassi eine Musik, die sich durch lebendigen, musikantisch konzertierenden Kuktus auszeichnet. Diese Musik fußt auf erweiterte Tonalität, auf Mixturklängen, kostet leere Quinten aus und überzeugt durch Frische und Leuchtkraft.

Mit seiner Vokalmusik entfaltete Petrassi große Wirkung. Hier wird auch sein tief empfundener Humanismus spürbar. In dem Bemühen um eine wiederbelebung des Madrigalstils nahm er eine zentrale Position ein. Besonders mit der atmosphärisch bestrickenden "Noche Oscura"-Kantate von 1950 hat Petrassi zu einer ganz persönlichen sprache gefunden. Aber auch die stilprägenden Einwirkungen Strawinskys, die an dessen Oedipus Rex oder die Psalmensinfonie erinnern, sind nicht zu überhören.

Mit dem Hauptwerk der zweiten Schaffens, dem dramatischen Madrigal Coro di Morti für Männerchor, drei Klaviere, Blechbläser und Schlagzeug (1940/41) nimmt seine Sprache die Haltung einer Botschaft an, die in transzendente Bereiche Absichtt. Dieses Werk wird eine der wichtigsten Stationen in Petrassis Lebenswerk. Mit der Wandlung in dem ausdruck verbindet sich naturgemäß eine Modifikation seiner musikalischen Elemente überhaupt. Am deutlichsten wird dies in der Harmonik, die sich mehr und mehr differenziert. Nach wie vor bleibt die erweiterte Tonalität erhalten; das Klangideal bleibt zusätzlich linear-melodisch; Erneuerungen von Renaissance und Frühbarock verbinden sich mit zeitgnössischen Anregungen. Doch dann entdeckt Petrassi 1945 die Bewegung und bindet sie in seine Musik mit ein: sein Ballett Das Portrait des Don Quichotte ist der Beweis dafür. Ein Beweis für ein reicheres, phantasievolleres Verhältnis zur Klangfarbe.

In seiner Kantate Noche oscura für gemischten Chor und Orchester löst Ptrassi noch mehr Konsequenzen aus als vorher in der Kantate Coro Morti. War Petrassis Thematik in den Frühwerken vorwiegend diatonisch gewesen, so stuft er jetzt den Tonraum chromatisch aus. Dadurch wird die Harmonik zwar erweitert, ihre tonalen Bindungen aber verschleiert. Der Ausdruckswille steht in dem Vordergrund; die Annäherung an die Zwölftonmusik ist vollzogen, zwar nicht ganz real, aber doch virtuell. Noch aber ist die Zwölftonmusik bei ihm nicht Grundlage der Gestaltung, doch spielt sie eine stets ausschlagebendere Rolle. Die Zwölftonmusik wird strenger angewandt als bisher, die kontrapunktischen Verflechtungen erreichen einen neuen Höhepunkt.

In seiner Schaffensfolge hat Petrassi einen Faden gezogen, der seine Entwicklungsstufen durchläuft. Der vitale Impuls der frühen Werke ist nach wie vor wirksam. Er hat sich aus den Fesseln der "gezählten Zeit" gelöst, bedient sich aber trotzdem noch konventioneller Typen der zeitlichen Gliederung. Die Führung bewegter Themen- und Motivverläufe scheint stets wieder durch, hat aber eine neue Bedeutung bekommen. Der Begriff des Themas selbst erfährt eine freiere Auslegung. Die Formgliederung wird stets reifer und persönlicher. Den Orchesterklang der frühen Werke trennen jetzt Welten von den differenzierten Farbtönungen der späteren Werke. Der Schlüssel dazu liegt in einem ganz persönlichen Bereich: Petrassi hat den Schritt von der Direktheit zur Reflexion getan; er hat dabei seine eigene Welt gefunden.

• Partita für Orchester (1932)
• 1. Orchestekonzert (1933/34)
• "Der 9. Psalm" für gemischen Chor und Orchester (1939/40)
• Klavierkonzrt (1936/39)
• "Magnificat" für Sopran, gemischten Chor und Orchester ((1939)
• "Coro di Morti" für Männerchor, drei Klavier, Blechbläser und Schlagzeug (1940/41)
• "Quattro inni sacro" für Tenor, Bass und Orchester (1942)
• "La Folia di Orlando", Ballett (1942/43)
• "Das Portrait des Don Quichotte", Ballett (1945)
• "Il Cordovano", Oper (1950)
• "Sonata da Camera" für Cembalo und zehn Instrumente (1948)
• "Morte dell'Aria", Oper (1950)
• "Noche oscura", Kantate für Chor und Orchester (1950)
• 2. Orchesterkonzert (1951)
• "Nonsense" für Chor a cappella (1952)
• 3. Orchesterkonzert "Récréation concertante" (1956/57)
• 4. Orchesterkonzert (1954)
• 5. Orchesterkonzrt (1954)
• 6. Orchesterkonzert "Invenzione concertanta" (1956/57)
• "Serenata" für fünf Instrumente (1958)
• Streichquartett (1958)
• Streichtrio (1959)
• Flötenkonzert (1960)
• "Propos d'Alain", Kantate für Bariton und 12 Spieler (1960)
• 7. Orchesterkonzert (1961/64)
• "Estri" für 15 Instrumente (1967)
• "Tre per sette" für drei Spieler auf sieben Blasinstrumenten (1967)