Nel 2013, a causa di un infortunio di Heidi Johansen, diventa titolare nelle gerarchie del commissario tecnico Kenneth Heiner-Møller per gli Europei in Svezia. Le danesi raggiungono la semifinale, dove vengono eliminate ai rigori dalla Norvegia, poi finalista perdente. Lykke Petersen è protagonista nella gara inaugurale del torneo, un pareggio per 1-1 contro le padrone di casa della Svezia, nel quale para due rigori, prima a Lotta Schelin e poi a Kosovare Asllani. Viene inoltre inserita nell'All-Star Team della competizione.