Petrova ble profesjonell tennisspiller i september 1999 og hun vant sin første singleturnering i oktober 2005. Hun har hittil vunnet seks singleturneringer og tolv i double. Hun var nummer tre på rankingen over verdens beste kvinnelige tennisspillere i 2006, både som single- og doublespiller. Hennes fremste innsats i Grand Slam-turneringer er to semi-finaler i French Open i 2003 og 2005.