Основные сферы научных интересов — история земледелия и феодальных отношений на Ближнем и Среднем Востоке, история народных движений в средневековом Иране, взаимоотношения кочевого и оседлого населения, история ислама. Труды И. П. Петрушевского востребованы в мировой ориенталистике, некоторые из них переведены на персидский и английский языки. Всего опубликовано более 90 работ.
Труд Сейфи как источник по истории восточного Хорасана // Труды Южно-туркменистанской археологической комплексной экспедиции. — Ашхабад, 1955. — Т. V.
Движение сербедаров в Хорасане // Учёные записки института востоковедения АН СССР. — 1956. — Т. XIV: История и экономика стран Ближнего и Среднего Востока. — С. 91—162.
Состояние сельского хозяйства в Иране в XIII — первой половине XIV в // Учёные записки ЛГУ. — 1956. — Вып. 6, № 195.
Феодальные институты идрар и мукасамэ в Иране в XIII—XIV вв. // Памяти академика И. Ю. Крачковского : Сборник статей. — Л.: Издательство ЛГУ, 1958. — С. 202—205.
Применение рабского труда в Иране и сопредельных странах в позднее средневековье (к проблеме рабовладельческого уклада в феодальных обществах Передней и Средней Азии) // XXV междунар. конгресс востоковедов. Доклады делегации СССР. — М., 1960.
Поход монгольских войск в Среднюю Азию в 1219—1224 гг. и его последствия // Татаро-монголы в Азии и Европе : Сборник статей. — М.: Наука, 1977. — С. 107—139.
Иран и Азербайджан под властью Хулагуидов (1256–1353 гг.) // Татаро-монголы в Азии и Европе : Сборник статей. — М.: Наука, 1977. — С. 228—259.
Шиизм / Петрушевский И. П. // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).
Государства Азербайджана в XV в. / Сборник статей по истории Азербайджана. Баку: АН Азербайджанской ССР, 1949, вып. 1, С.153-214.
Колониальная политика российского царизма в Азербайджане в 20—60-х гг. XIX в.: В 2 ч. / Автор вступительной статьи и редактор. — М.-Л., 1936.
Бартольд В. В. Сочинения / Подготовка к изданию. — М.: Издательство восточной литературы, 1963. — Т. I: Туркестан в эпоху монгольского нашествия.
Бартольд В. В. Сочинения / Ответственный редактор. — М.: Наука, ГРВЛ, 1971. — Т. VII: Работы по исторической географии и истории Ирана.
Босворт К. Э. Мусульманские династии. Справочник по хронологии и генеалогии = The Islamic Dynasties. A Cronological and Genealogical Handbook / Ответственный редактор. — М.: Наука, ГРВЛ, 1971.
Петрушевский, Илья Павлович // Отоми — Пластырь. — М. : Советская энциклопедия, 1975. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 19).
Петрушевский Илья Павлович // Российский гуманитарный энциклопедический словарь. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС: Филол. ф-т СПбГУ, 2002. — Т. 3: П—Я. Архивировано 10 декабря 2013 года.