Локомотивное депо Петров Вал — предприятие железнодорожного транспорта в городе Петров Вал Камышинского района Волгоградской области, принадлежит к Волгоградскому региону Приволжской железной дороги. Депо занимается ремонтом и эксплуатацией тягового подвижного состава.
8 мая 1942 года со станции Камышин Рязано-Уральской железной дороги на строившуюся станцию Петров Вал привёл первый состав со строительными материалами машинист Яков Иванович Журавлев. На тот момент названия у станции ещё не было. 28 июня 1942 года станция получила название Петров Вал[1].
Решение о строительстве на станции Петров Вал Сталинградской железной дороги паровозного депо было принято Советом министров СССР в 1947 году. Депо осуществляло мелкий и текущий ремонт паровозов[1]. Самым первым кирпичным домом, построенным после войны в посёлке, стало здание управления депо, сохранившееся до настоящего времени[1].
В годы Советской власти депо активно развивалось. На смену паровозам в 1960-е годы в депо поступали маневровые и магистральные тепловозы[1]. Во второй половине 1980-х на смену устаревающим тепловозам ТЭ3 пришли тепловозы 2ТЭ10[1]. Ввиду необходимости Приволжской дороги в наращивании ремонтных мощностей в конце 1980-х было принято решение создать в ТЧ Петров Вал базу по ремонту тепловозов в объёме ТР-3[1].
В настоящее время (на 2011 год) в приписном парке депо Петров Вал имеются электровозы ВЛ80С, ВЛ80Т, тепловозы ЧМЭ3.