Lake Placidin 1980 olympiakisoissa Petzold sijoittui naisten avauskilpailussa 5 kilometrillä neljänneksi hävittyään pronssimitalin Tšekkoslovakian Květa Jerioválle vain 0,18 sekunnilla. Seuraavaan, 10 kilometrin kilpailuun osallistui 38 naista, joista Petzold lähti matkaan kilpailunumerolla 33, puoli minuuttia ennen Suomen Hilkka Riihivuorta. Petzold johti kilpailua alusta saakka ja oli puolimatkassa 14 sekuntia Riihivuorta edellä. Maalissa ero oli enää 3,51 sekuntia, mutta Petzold voitti kultaa ja Riihivuori jäi hopealle. Kolmantena kilpailuna oli 4 × 5 kilometrin viesti, jossa Petzold hiihti keski-iältään 22,5-vuotiaan Itä-Saksan joukkueen ankkurina. Hän pääsi osuudelleen 58 sekuntia ennen keski-iältään lähes kymmenen vuotta vanhempaa Neuvostoliiton joukkuetta, kasvatti eron minuuttiin ja seitsemään sekuntiin ja voitti toisen kultamitalinsa.