Licenciée au SC Motor Jena, Petra Felke s'illustre dès le milieu des années 1980 en remportant le titre de Championne d'Allemagne de l'Est du lancer du javelot entre 1984 et 1989. Le , lors du meeting de Schwerin, elle améliore à deux reprises le record du monde de la discipline, réalisant successivement 75,26 m et 75,40 m. L'année suivante, elle termine deuxième des Championnats d'Europe de Stuttgart, derrière la Britannique Fatima Whitbread qui s'empare à l'occasion de son record mondial (73,32 m). De nouveau devancée par Whitbread lors des Championnats du monde 1987 de Rome, Felke établit lors du meeting de Leipzig, le , une nouvelle meilleure marque mondiale avec 78,90 m.