Petra Heß war als direkt gewählte Abgeordnete des Wahlkreises Gotha – Ilm-Kreis in den Bundestag eingezogen. Bei der Bundestagswahl 2005 erreichte sie 37,2 % der Erststimmen. Bei der Bundestagswahl 2009 verlor sie ihr Direktmandat an Tankred Schipanski. Der vierte Platz auf der Landesliste reichte nicht aus, um erneut in den Bundestag einzuziehen, da die SPD in Thüringen lediglich drei Sitze erringen konnte. Auch bei der Bundestagswahl 2013 schaffte sie mit 25 % der Stimmen den Einzug in den Bundestag nicht.