Petokuoriaiset (Adephaga) ovat vaihtelevankokoisia hyönteisiä, joiden tärkein erotustuntomerkki muihin kovakuoriaisiin (Coleoptera) verrattuna on niiden takalonkkien sijoittuminen siten, että ne jakavat niiden takaruumiin 1. jaokkeen kahtia. Petokuoriaisilla, kuten muillakin kovakuoriaisilla, ruumis on kova ja kompakti.

Petokuoriaisten pää on vahvasti kitinisoitunut. Tuntosarvet ovat 11-jaokkeiset ja yleensä rihmamaiset. Verkkosilmät ovat usein suuret; ne puuttuvat harvoin, ja pistesilmiä on vain harvoilla. Suuosat ovat aina purevat; yläleuat (mandibelit) usein voimakkaat. Petokuoriaisten keskiruumiin 1. jaoke (prothorax) on usein suuri. Se erottuu selkeästi päästä ja loppuruumiista, ja etuselkä (pronotum) on selvästi näkyvissä. Keskiruumiin 1. jaokkeen sivuilla notopleuraalisauma, eli keskiruumiin kyljen ja selän välinen sauma, on nähtävissä. Keskiruumiin 2. ja 3. jaokkeet ovat yhteensulautuneet ja niiden ainoa näkyvä osa on pikkukilpi/kilveke (scutellum) muiden osien ollessa piilossa peitinsiipien alla. Petokuoriaisilla on yleensä kaksi paria siipiä. Etusiivet ovat kovat tai nahkamaiset peitinsiivet (elytra) ja niiden alla on kalvomaiset takasiivet, jotka toimivat lenninsiipinä. Levossa siivet ovat tiiviisti ruumiin päällä; takasiivet laskostettuina ruumista myötäilevien peitinsiipien alle. Lenninsiivet ovat peitinsiipiä usein huomattavasti suuremmat. Etusiivet kohtaavat takaruumiin keskellä kovakuoriaisen selkää muodostaen selkeän sauman. Lenninsiivet voivat puuttua tai olla surkastuneet. Peitinsiipien pinta on usein uurteinen, nystyinen tai kuoppainen, tai karvojen tai suomujen peittämä. Lenninsiipien siipisuonisto on usein harva. Lennossa peitinsiivet ovat tavallisesti suorakulmaisesti sivuille kääntyneet. Takaruumiissa alapuolelta katsottuna keskiruumiista lähtevät takimmaisen jalkaparin takalonkat jakavat takaruumiin 1. jaokkeen kahtia, kuten todettu. Takalonkat ovat liikkumattomasti yhteenkasvaneet keskiruumiin 3. jaokkeen vatsapuoleen (metasternum). Petokuoriaisten jalat ovat hyvin monimuotoiset ja usein pitkät. Ne voivat olla karvaiset tai piikikkäät, ja joillakin voi olla taaimmaisessa jalkaparissa leveä karvareunus (sukeltajat, Dytiscidae).

Vaihtelevan kokoisia. Ruumiin pituus suomalaisilla lajeilla n. 1–40 mm.

Suomen suurin laji on oletettavasti jättisukeltaja, Dytiscus latissimus, 38–44 mm.

Toukat ovat jalallisia campodeiformeja, joilla on kovettunut pääosa, viisijaokkeiset raajat ja useimmilla kaksi kynttä, pisarsukeltajien (Haliplidae) toukilla on vain yksi kynsi. Petokuoriaisten toukilla ei ole koskaan ylimääräisiä raajapareja takaruumiissa, kuten esimerkiksi perhostoukilla.