Petronio es autor de una notable obra de ficción, una novela satírica en prosa y verso titulada el Satyricón, (c. 60), de la cual se conservan algunos fragmentos; narra las aventuras de dos libertinos, Encolpio y Ascilto, e incluye algunos cuentos milesios sexualmente explícitos. El estilo poético de Petronio es muy manierista, parecido al de Ovidio. El Satyricon es el primer ejemplo de novela picaresca en la literatura europea, y puede considerarse el modelo de novelas posteriores. Ofrece una descripción única, y a menudo enormemente deshinibida, de la vida en el siglo I d. C.