Er gilt weiten Kreisen als der erste Ausgräber mit wissenschaftlichen Methoden in der Geschichte der ägyptischen Archäologie. Geboren wurde er in Charkon in der engl. Grafschaft Kent als Sohn des Bauingenieurs und Landvermessers William Petrie und der Anne Flinders, der Tochter eines Forschers. In einer langen, glanzvollen Laufbahn grub er viele der bedeutendsten altägyptischen Stätten aus - von den prädynastischen Friedhöfen in Naqada über die frühdynastischen Königsgräber in Abydos bis zur Stadt el-Amarna. Seiner voller Energie durchgeführten Arbeit im Gelände entsprach die lange Liste herausragender Publikationen, zu denen auch viele Werke über allgemeine Themen wie Tools and weapons (Werkzeuge und Waffen), Ancient weights and measures (Antike Masse und Gewichte) und Egyptian architecture (Ägyptische Architektur) gehören.
Es war für seine Arbeit insgesamt typisch, dass am Beginn seiner Forschungstätigkeit eine innovative metrologische Analyse stand, die Stonehenge und die Pyramiden von Gisa einschloss. Viel später entwickelte er dann das geniale System der „Staffeldatierung“, das eine relative Datierung der prädynastischen Funde ermöglichte: Er unterteilte die prädynastische Zeit in eine Reihe von Kulturstufen, die auch von modernen Archäologen noch weitgehend anerkannt werden. Dass er viel Zeit mit Ausgrabungen in Ägypten verbringen konnte, verdankte er hauptsächlich der finanziellen Unterstützung durch die Schriftstellerin Amelia Edwards (1831-92), die auch die Egypt Exploration Fund (Society) gründete und für ihn einen Lehrstuhl für Ägyptologie am University College London stiftete. Petrie Flinders war in seinen Ausgrabungsmethoden den meisten seiner Zeitgenossen weit überlegen. Er war v. a. entschlossen, möglichst viele der Zeugnisse zu erhalten und zu dokumentieren, anstatt sich ausschliesslich auf Objekte zu konzentrieren, die auf dem Kunstmarkt gute Preise erzielten. Das einzige, was heutige Wissenschaftler in Zusammenhang mit seinem Werk vielleicht bedauern, ist seine Neigung, die Ergebnisse seiner Arbeit in zusammengefasster und gedrängter Form zu veröffentlichen, statt die detaillierten Grabungsnotizen in ihrer Gänze vorzulegen. Leider sind nur wenige seiner ursprünglichen Aufzeichnungen erhalten; dies macht eine Nachuntersuchung oder Neuinterpretation des von ihm ausgegrabenen Materials schwierig.