In carriera prese parte a sette edizioni dei Campionati mondiali, vincendo due medaglie, e a tre dei Giochi olimpici invernali, (8ª nella 10 km, 12ª nella 30 km, 7ª nell'inseguimento, 9ª nella staffetta), (8ª nella sprint, 6ª nella 10 km, 14ª nella 30 km, 11ª nell'inseguimento) e (3ª nella sprint). Proprio a Vancouver la Majdič fu protagonista di un evento che fece il giro del mondo: durante il riscaldamento a Vano riportò la frattura di cinque costole in seguito a una caduta su una roccia fuori pista. Nonostante ciò, proseguì e passò alle semifinali, dove, durante lo sprint finale, una delle costole rotte le perforò un polmone, ma comunque si qualificò alla finale, alla quale decise di prendere parte. Dopo una gara fenomenale, con un sorpasso sul finale, vinse il bronzo, prima medaglia olimpica per la Slovenia nella storia dello sci di fondo ai Giochi olimpici, per la quale Petra si è aggiudicata anche il Premio Terry Fox.