Petusjkova ble olympisk mester i hestesport under sommer-OL 1968 i Mexico by. Hun var med på det sovjetiske laget som vant lagkonkurransen i dressur foran Vest-Tyskland og Sverige. Laget besto av Petusjkova på «Pepel», Ivan Kalita på «Tarif» og Ivan Kizimov på hesten «Ikhor». Petusjkova kom på andreplass i den individuelle konkurransen i dressur bak vesttyske Liselott Linsenhoff på «Piaff».