Petit-Caux liegt an der Alabasterküste des Ärmelkanals in der Normandie, etwa fünfzehn Kilometer ostnordöstlich von Dieppe. Die Gemeinde grenzt im Nordosten an Criel-sur-Mer und Touffreville-sur-Eu, im Osten an Canehan und Saint-Martin-la-Gaillard, im Süden an Bailly-en-Rivière und im Südwesten an Ancourt und Martin-Église. Die Landschaft wird von der Küste und den umliegenden Hügeln geprägt.
Die Gemeinde entstand 2016 durch den Zusammenschluss von achtzehn ehemaligen Dörfern, die heute als Ortsteile mit eigener Verwaltung weiterbestehen. Saint-Martin-en-Campagne dient dabei als zentraler Verwaltungssitz. Zuvor waren die Orte eigenständig, einige mit eigenen Kirchen und Kriegerdenkmälern, andere mit historischen Bauwerken wie dem Schloss Wargemont in Derchigny.
Petit-Caux ist bekannt für sein Kernkraftwerk in Penly und Saint-Martin-en-Campelle, das einen Großteil des normannischen Strombedarfs deckt. Die Küste lockt mit ihren Stränden, während die Ortsteile mit mittelalterlichen Kirchen und historischen Denkmälern aufwarten. Persönlichkeiten wie der Automobilrennfahrer Albert Clément oder der Komponist Maurice Thiriet haben hier gewirkt.
