Pettersen ble profesjonell 4. september 2000, og i sin første hele sesong som profesjonell, i 2001, spilte hun ti turneringer på Ladies European Tour uten å misse cuten. Hun fikk sitt virkelige gjennombrudd da hun allerede i sin andre turnering dette året, French Open, vant etter et tre hull langt omspill med Becky Morgan. I tillegg til seieren, klarte hun fire andre topp ti-plasseringer (derav to annenplasser) og tre plasseringer blant de 20 beste. Hun ble nummer to på pengelisten Order of Merit og ble dessuten kåret til «Rookie of the Year», årets nykommer på LET.