V moderní době Petrarkova sláva povětšinou spočívá v jeho básních v italštině, které mu zajistily významné místo v dějinách italské a evropské literatury. V italštině byly napsány toliko Canzoniere ("Zpěvník") a I Trionfi ("Triumfy"). Prvá kniha je známa též pod Petrarkovým původním latinským názvem Rerum vulgarium fragmenta ("Zlomky v lidovém jazyce").
Básně sbírky Canzoniere byly sepsány v rozmezí 40 let. Petrarca byl pečlivý spisovatel, který pilně zapisoval přídavky a revize, takže se dochovaly velmi detailní informace o vzniku této sbírky, kterou Petrarca neustále upravoval a měnil její rozvržení. Sbírka v konečné podobě zahrnuje 366 básní, ponejvíce sonetů (znělek) a kancon. Některé básně pocházejí z doby krátce po setkání s Laurou, jiné pocházejí až z r. 1368 a konečný text je výsledkem korektur v roce Petrarkova úmrtí v r. 1374. Dochovalo se celkem devět různých verzí "Zpěvníku". Za autoritativní se považuje rukopis ve Vatikánské knihovně (Vat. lat. 3195), který je částečně psán autorovou rukou.
I Trionfi jsou alegorické italské básně v tercinách, inspirováné především Dantem, ale také knihou básní Guillauma de Lorrise a Jeana de Meuna Roman de la Rose ("Román o růži"). Sbírka básní I Trionfi je symbolickým zpodobněním lidského života v šesti snových viděních. Zejména je to zobrazení Petrarkovy neopětované lásky k Lauře. Prvým triumfem je Láska v podobě Cupida, která dobývá srdce bohů a lidí, včetně srdce Petrarky. V druhém triumfu Cudnost vítězí nad Láskou, což je alegorie Lauřina odmítnutí Petrarkových milostných námluv. Třetím triumfem je Smrt, která vítězí nad Cudností v alegorii zobrazující Lauru jako oběť Černé smrti. Ve čtvrtém triumfu Sláva vítězí nad Smrtí, neb reputace Laury je zachována i po jejím úmrtí. V pátém triumfu Čas poráží Slávu. V posledním triumfu Věčnost dobývá Čas, což je alegorie definitivního shledání básníka a Laury v posmrtném životě.
Pro Petrarku samotného, jakož i pro jeho současníky a následující generace badatelů do 16. století, Petrarkovy četné latinské spisy byly stejně tak významné jako jeho italské verše. Jeho latinské spisy zahrnují verše, slavnostní projevy, polemiky, několik dějepisných spisů a velké množství dopisů, které jsou nyní pečlivě uspořádány.
K dějepisným spisům patří Africa (1338-42), inspirovaný Ciceronem a Vergiliem, líčící boj Říma s Hannibalem, a Bucolicum carmen ("Pastýřská píseň") (1346-48), inspiračně odkazující na Vergilia a na středověké vzory. Spis De viris illustribus ("O slavných mužích") je prozaický text těžící z antických životopisců, inspirovaný Liviem. Prvý díl (Liber I) obsahuje 24 životopisů slavných Římanů od Romula po Catona Staršího. Druhý díl (Liber II) obsahuje 12 životopisů biblických a mýtických postav. Nedokončený zůstal historicko-morální traktát v próze Rerum memorandarum libri ("Pamětihodné příběhy") z let 1343-45.
Do skupiny náboženských a morálních traktátů patří především Secretum meum ("Mé tajemství"), který je sepsán formou fiktivních rozhovorů Petrarky se sv. Augustinem (Aurelius Augustinus, 354-430). Další dva traktáty mají názvy De vita solitaria ("O samotářském životě") a De otio religioso ("O zbožném klidu"). Prvý z nich je věnován chvále života v ústraní. Druhý traktát se vyznačuje morálně asketickým duchem a je věnován mnichům z kláštera v Montrieux, kam se uchýlil jeho bratr Gherardo. Poslední z rozsáhlých Petrarkových traktátů je De remediis utriusque fortune ("O lécích proti štěstí a neštěstí"), na kterém Petrarca začal pracovat kolem r. 1354 a dokončil ho o dvanáct let později. Zabývá se pojmy štěstí a neštěstí; za každým projevem radosti následuje varování, za každým projevem bolesti útěcha.
K latinsky psaným polemikám patří spis De sui ipsius et multorum ignorantia ("O nevědomosti mé a mnoha dalších"), v kterém Petrarca zpochybňuje scholastickou filozofii a přírodní vědy. V tomto spisu doporučuje morální filozofii, která vychází z Aristotelovy etiky doplněné pochodněmi slavných Římanů Cicerona, Seneky a Horatia. Lékaři jsou podrobeni kritice ve spisu "Invektivy proti lékaři" (Invective contra medicum). Další polemika Invectiva contra eum qui maledixit Italie ("Invektiva proti tomu, kdo pohaněl Itálii") je namířena proti francouzským duchovním, kteří odrazují papeže od návratu do Říma a pomlouvají Itálii. Dochovala se další polemika nazvaná Invectiva contra quendam magni status dominem ("Invektiva proti jistému vysoce postavenému muži"). Tento spis je kritika jistého vyššího papežského úředníka (preláta), který u papeže pomlouval Petrarku.
Poslední skupinou Petrarkovy literární tvorby, v latinsky psané próze, představuje jeho rozsáhlá korespondence. Nejedná se toliko o soukromou korespondenci; Petrarca dopisy koncipoval jako literární díla. Psal dopisy i historickým osobám dávno již mrtvým. Autor uspořádal svou korespondenci do čtyř částí, z nichž prvá, Rerum familiarium libri ("Listy přátelům") je psána po vzoru Cicerona. Druhá část dopisů byla nazvána Rerum senilium libri ("Dopisy ze stáří"), v kterých Petrarca psal o svém životě, rodině a o svých názorech. Třetí část dopisů, s názvem Liber sine nomine ("Bezejmenné dopisy"), je polemického charakteru a útočí na avignonský papežský dvůr. Petrarca z dopisů vymazal jména adresátů, aby jim neublížil. Poslední část dopisů různého obsahu se jmenuje Disperse ("Rozptýlené listy"). Kromě těchto čtyř souborů dopisů v próze existují ještě dopisy zvané Epistolae metricae ("Listy ve verších"), což je soubor 64 veršovaných dopisů, inspirovaných Horatiem, na různá témata. Dopisy jsou psány v latinských hexametrech (verších o šesti stopách).
