L’abbazia benedettina di Santa Maria e Sant’Egidio di Petroia (secoli X-XI) è situata nella valle del Nestore, a sud di Città di Castello, lungo un itinerario di fondovalle che ebbe sin dall’antichità un ruolo di rilievo. Nel X secolo il monastero era già attivo, pur non essendo forse del tutto ultimato nella sua costruzione: nel 971 è documentata una donazione da parte del fondatore, il marchese Ugo del Colle, membro di una delle famiglie più importanti del territorio da cui discese il ramo dei Bourbon del Monte Santa Maria, che protessero e beneficiarono Badia Petroia fino al XIV secolo. L’edificio fu completato in stile romanico-lombardo in pietra arenaria e con largo uso di materiali di spoglio. L’attuale aspetto, peculiare, è frutto di una serie di adattamenti seguiti a numerosi eventi sismici e alla perdita di importanza economica e sociale del complesso abbaziale, che già nel XVI secolo non accoglieva più monaci. In origine la chiesa presentava una pianta a croce latina divisa in tre navate su tre livelli pavimentali, con presbiterio sopraelevato su ampia cripta dove sono stati reimpiegati capitelli, pulvini e colonne provenienti da antichi edifici di epoca romana e altomedievali. La parte iniziale della navata centrale e parte della navata destra, separate da massicci pilastri ottagonali, sono oggi prive di copertura e ciò dona un fascino particolare alla struttura, che assume l’aspetto di una sorta di atrio scoperto. La navata sinistra non è più accessibile in quanto al suo interno sono stati ricavati edifici privati; anche gli spazi dell’antico convento, adiacenti alla navata destra, sono oggi occupati da un’abitazione. Del chiostro originario restano capitelli erratici scolpiti e altri elementi architettonici variamente collocati nel complesso. All’incrocio della navata centrale con il transetto si innalza un alto tamburo, forse dovuto ad un mai realizzato progetto per la costruzione di una cupola. Le tre imponenti absidi sono orientate a est, mentre a ovest si apre la primitiva facciata rettangolare animata da una sobria decorazione a lesene e paraste, con tracce di un protiro in corrispondenza del portale. A lato della facciata si innalzava un campanile, crollato nel terremoto del 1917. L’aspetto odierno di Badia Petroia risale probabilmente agli inizi del XV secolo, quando a causa del rovinoso terremoto del 1389 e della concomitante perdita di importanza del monastero, la superficie della chiesa fu ridotta alle ultime quattro campate della navata centrale. All’interno sono murate alcune interessanti formelle di pietra di reimpiego, tra le quali spicca quella scolpita con due sirene affrontate che stringono in mano dei pesci e, a sinistra dell’abside, una lastra tombale di epoca romana. Nell’agosto del 2018 l’atrio dell’abbazia di Badia Petroia è stato oggetto di caduta di materiale a causa del crollo di una porzione della copertura dall’edificio adiacente. I vigili del fuoco e il settore protezione civile del Comune di Città di Castello hanno stabilito la chiusura dell’atrio per motivi di sicurezza, impedendo di fatto l’accesso all'abbazia. È stata quindi realizzata una struttura provvisoria in giunto tubo per proteggere il percorso di ingresso alla chiesa, in maniera da renderla accessibile, compromettendo però inevitabilmente l’estetica del complesso.