Im Weltcup kam Pietilä Holmner erstmals am 26. Oktober 2002 im Riesenslalom von Sölden zum Einsatz. Sie qualifizierte sich in ihrem fünften Weltcuprennen, dem Riesenslalom in Åre am 22. Februar 2004, erstmals für den zweiten Durchgang und gewann mit Platz 15 ihre ersten Weltcuppunkte. Ab dem folgenden &lt;a href="Alpiner%20Skiweltcup%202004/05"&gt;Winter 2004/05&lt;/a&gt; startete sie regelmäßig im Weltcup. Sie erzielte zunächst weitere Top-20-Ergebnisse und fuhr bei der Weltmeisterschaft 2005 in Santa Caterina auf Platz 13 im Slalom und Rang 16 im Riesenslalom. Kurz nach der WM erreichte sie als Zehnte des Riesenslalom von Åre ihr erstes Top-10-Ergebnis im Weltcup. In weiterer Folge fand sie immer mehr den Anschluss an die absolute Weltspitze. Im Weltcup kamen in den nächsten drei Jahren insgesamt zwölf weitere Top-10-Ergebnisse im Riesenslalom und im Slalom hinzu, womit sie sich in beiden Weltcup-Disziplinenwertungen stetig verbesserte und in der &lt;a href="Alpiner%20Skiweltcup%202006/07"&gt;Saison 2006/07&lt;/a&gt; erstmals unter den besten 15 zu finden war. Gute Resultate gelangen Pietilä Holmner auch bei Großereignissen: Einem zehnten Platz im Riesenslalom der Olympischen Winterspiele 2006 in Turin folgte kurz danach der Juniorenweltmeistertitel im Slalom.