Im Jahr 1895 wurde beim Bau des Petrinums auch ein Sternwartenturm errichtet. In den originalen Plänen ist noch ein neubarocker Kirchturm vorgesehen, der jedoch nie verwirklicht wurde. 

 Die markante Holzkuppel beherbergte ein Linsenteleskop, mit dem die Schüler und Professoren die Himmelsobjekte beobachten konnten. Die Kuppel des Turms, eine Holzkonstruktion mit etwa 4,5 m Durchmesser, verzog sich jedoch bald und konnte nicht mehr gedreht werden. Eine Zeit lang wurde noch von den Sportplätzen aus mit dem Teleskop der Himmel beobachtet, während des zweiten Weltkriegs verliert sich jedoch die Spur des ursprünglichen Teleskops. 

Im Jahr 2009 wurde die Sternwarte als modernes Schulobservatorium reaktiviert.  

Über die Bedeutung der Sternwarte des Petrinums für die Schule schreibt der ehemalige Direktor Franz Asanger (2009): 

 Mit der Sternwarte formulieren wir zeichenhaft eine inhaltliche Gegenposition zum laufenden Bildungsdiskurs. Ohne Didaktik und Methodik gering zu achten, stellen wir die Inhalte in den Mittelpunkt unserer Überlegungen und definieren drei unverzichtbare Bereiche für das, was Allgemeinbildung unserem Verständnis nach bedeutet: Sie schließt die naturwissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Wirklichkeit ebenso ein wie die auf diesen Erkenntnissen aufbauende philosophische und theologische Reflexion des Weltbildes und die künstlerische Gestaltung und Durchdringung der Welt. Die Auseinandersetzung mit den Tatsachen, ihre systematische Reflexion und Interpretation ist hier zu nennen, aber auch die Frage, was das alles für mich, mein Leben und meinen Lebenssinn bedeutet. Es wäre fatal, die Naturwissenschaft nicht auch mit weltanschaulichen Fragestellungen zu verschränken. Dass der Dialog nicht immer leicht und nicht frei von Vorurteilen ist, hat die Vergangenheit gezeigt, ändert aber nichts an dessen Bedeutung.