6 olarak bitirdi.

Petrova Avustralya'daki Hopman Cup'ta Dmitry Tursunov ile eşleşti, Rusya'yı temsil ettiler. Turnuva 30 Aralık 2006'da başladı ve 5 Ocak 2007'de bitti. Rusya finalde İspanya'yı yenerek kupayı aldı.
Buradaki başarısından sonra, Petrova için WTA Tur sezonu başladı. Bu sezonun ilk WTA turnuvasını Sydney'de oynadı, ilk maçında, 6–2 ve 4–2'lik setlerle Ana Ivanović'e kaybetti. Avustralya Açık Tenis Turnuvası'nda 3. turda Serena Williams'a kaybederek turnuvaya veda etti.

Petrova Paris'teki Open Gaz de France'de, ilk maçında Lucie Safarova'yı 4–6, 6–1 ve 6–4'lik setlerle yendi. Daha sonra Martina Müller, Dinara Safina ve Amélie Mauresmo'yu devirdi, finalde Kateryna Bondarenko'ya 7-6 (4), 3-6 ve 6-4'lük üç setle kaybederek zirve noktada turnuvaya veda etti. Proximus Diamond Games'de oynadığı çeyrek finalde, Anna Chakvetadze'ye kaybetti.

Indian Wells'te ilk turu bye olarak geçti. İkinci turda Gisela Dulko'yu 6–3 ve 6–4'lük setlerle mağlup ederek üçüncü tura kaldı. Laura Granville'i, 4–6, 6–3 ve 6–0'lık üç setle yendikten sonra dördüncü tura kaldı. Bir şekilde, dördüncü turda Tatiana Golovin'e, 6–2 ve 1–0'lık iki setle kaybederek turnuvadan elendi.

Petrova Florida'da gerçekleştirilen Sony Ericsson Open turnuvasında çeyrek finale kadar çıktı; ancak çeyrek finalde Justine Henin'e yenilerek elendi. Ardından Petrova Amelia Island'da finale ulaştı; ancak Tatiana Golovin'e 6-2 ve 6-1'lik setlerle yenilerek ikinci oldu.

Fed Cup'da Rusya Takımı'nda yer aldı ve oynadığı tek bayanlar tek maçında Anabel Medina Garrigues'i 6-3 ve 6-4'lük setlerle yendi. Bunun sonucunda Rusya İspanya'yı 5-0'lık bir sonuçla eledi. Bu turnuvada başka bir maça daha çıkacaktı; ama takımdan ayrıldı.

Petrova kötü gidişatına Varşova Polonya'daki J&S Cup'nda başladı. İkinci turda İtalyan oyuncu Mara Santangelo'ya 6-3, 6-3'lük setlerle yenilerek hüsrana uğradı.

Qatar Telecom German Open'da Petrova unvanını üçüncü defa koruyacaktı; ama bu defa 7-6 ve 6-4'lük setlerle tekrar Svetlana Kuznetsova'ya yenildi. Bu maçtan önce Séverine Brémond'u 6-4 ve 6-2'lik setlerle ve Elena Dementieva'yı da 6-3'lük iki setle mağlup etmişti. Ardından Roma'da yapılan Internazionali BNL d'Italia turnuvasında üçüncü tur maçında Elena Dementieva ile oynarken 8. oyunda maç 4-3 iken oyunu bıraktı.

2007 Fransa Açık'ta turnuvanın ilk hayal kırıklığı olarak Květa Peschke'ya 7-5, 5-7 ve 6-0'lık setlerle yenildi. Maçın ardından yaptığı açıklamada Roma'da oyunu bırakmasına sebep olan sırt ağrısı bu maçta da onu rahatsız etmişti. Bu art arda ikinci defa Fransa Açık'ta ilk turda elenmesine neden olmuştu.

Petrova çim kort sezonuna Tier II turnuvası International Women's Open ile başladı. Birinci turu bye geçti, Nathalie Dechy ve Sybille Bammer'i yendi. Nasıl oldu ise, yarı finalde Amelie Mauresmo'ya kaybetmesi, ilk 10'dan çıkmasına sebep oldu.

Yılın üçüncu Grand Slam'i Wimbledon'da, üçüncü turda Sırp Ana Ivanovic'e kaybederek elendi.

Fed Cup'ta Amerika Takımı'na karşı oynadı. Petrova takımının Amerikan takımı'nı elemesinde önemli işler yaptı. İlk gün Venus Williams'a yenilmesine rağmen, ikinci gün Meilen Tu ile yaptığı maçı kazandı ve ardından Elena Vesnina ile ikililerde Williams - Lisa Raymond ikilisini yenerek Amerikan Takımı'nı elediler.

Petrova San Diego, ABD'deki Acura Classic'te toprak saha yaz sezonuna başladı. Yurttaşı Elena Bovina'yı ikinci turda ve Katarina Srebotnik'i da üçüncü turda eledi. Ancak bir sonraki turda Patty Schnyder'a 6-4'lük iki setle kaybetti. 12-10 biten Srebotnik maçında, Petrova pek çok maç sayısını tiebreak setinde boşa harcadı.

JPMorgan Chase Open'da, Petrova Virginie Razzano'yu çeyrek finalde yenerek ve Maria Sharapova'nın da yarı finalde maçtan çekilmesi sonucu bu sezonki üçüncü finaline ulaştı. Finalde Ana Ivanović'e 7-5 ve 6-4'lük setlerle yenildi. Bu sezonki finallerinin sadece birini kazandı, diğer ikisini kaybetti. Kariyerinde ise 7 galibiyet, 8 mağlubiyet vardı. Toronto'da da iyi performansını devam ettirdi; ancak çeyrek finallerde Justine Henin'e kaybetti.
Yılın son Grand Slam turnuvası olan Amerika Açık'ta Petrova rahatlıkla üçüncü tura, Timea Bacsinszky ve Anastassia Rodionova'yı yenerek çıktı. Üçüncü turda Ágnes Szávay'a 6-4, 6-4'lük setlerle kaybetti. Yenilginin sonucunda 2002'den beri tüm sezon boyunca hiçbir önemli turnuvada dördüncü turun üstüne çıkamadı.

Kapalı saha sezonuna Fortis Lüksemburg Şampiyonaları'nda başladı. İlk turu bay geçti; fakat Belaruslu bir yeniyetme (Victoria Azarenka) onu 6-2 ve 6-1'lik setlerle evine gönderdi. Bundan sonra Stuttgart'taki Porsche Tennis Grand Prix'ye son şampiyon unvanıyla katıldı. Çeyrek finallerde Jelena Janković ile oynadığı maçta ilk seti aldı; ikinci sette 5-1 yenildi ve maçtan çekildi.

Linz ile oynayacak olmasına rağmen sol kalçasındaki sakatlıktan dolayı kötü geçen sezonu kapattı. Dünya sıralamasında 14. olarak son beş yıldaki en düşük konumuna geldi.

Petrova, 2008 sezonuna Gold Coast turnuvası ile başladı. Turnuvaya ikinci katılışıydı, fakat Tathiana Garbin'e, 5–7, 7–5, 6–3 setlerle daha açılış maçında elendi. Medibank International'da ilk turda Sybille Bammer'e kaybetti. Bu turnuvada da elendi. Böylece sezona 2 yenilgi ile başlamış oldu.

Yıla kötü başlamasına rağmen, Petrova, 2008'in ilk Grand Slam turnuvası Avustralya Açık'ta, Nicole Pratt'ı kendi evinde, seyircisinin önünde 6–3 ve 6–1'lik setler ile yendi. Sonra Anne Kremer'i 7–5, 7–5 setlerle ve vatandaşı Ekaterina Makarova 6–1, 7–6, kesin galibiyetten önce ikinci sette 5–1 öne geçti. Koşusu, 1–6, 7–5, 6–0 sonuçlarla Petrova'yı paketlemiş Polonyalı Agnieszka Radwańska ile dördüncü turda son buldu. Petrova 6–1, 3–0 öndeydi, kolay bir zafer seyredileceği düşünülüyordu. Üçüncü sette, 4 puan kazandı. Fakat, Petrova, geçen sene üçüncü sette Serena Williams'a kaybetmesine göre bu sene bir tur daha fazla oynadı. Sonuçta bazı puanlar kazandı, ayrıca sezondaki skorunu 3-3'e getirdi.
Paris'teki Open Gaz de France turnuvasında, daha ilk turda Kateryna Bondarenko'ya 7–6, 3–6 ve 6–4'lük setlerle kaybederek elendi. Petrova, 4-2 önde olduğu üçüncü setin buharlaşmasına izin verdi. Bu yenilgi onun dünya sıralamasında 14 numaraya gerilemesine neden oldu.

İstanbul Cup'ta ilk turda Amerikalı tenisçi Lilia Osterloh’u, 2. turda ise Marta Domachowska'yı eledi, çeyrek final maçında Özbek tenisçi Akgul Amanmuradova'ya 7-6, 1-6 ve 6-4´lük üç setle kaybederek turnuvadan elendi.

Onun kötü formu, Ortadoğu'da gerçekleştirilen turnuvalarda da devam etti. Katar Doha'da yapılan Qatar Total Open'da Anabel Medina Garrigues'e karşı oynadığı ilk tur maçında 6–2, 1–2 skorla yenildi. Dubai Tenis Şampiyonasında gene ilk turda Katarina Srebotnik'a 6–4, 6–4 sonuçlarla yenildi.

2008 Miami Masters'ta Zheng Jie'ye kaybederek turnuvadan elendi.

Qatar Telecom German Open'da üç setle Maria Kirilenko'ya kaybedip turnuvadan elendi. Fransa Açık'ta 3. turda Svetlana Kuznetsova'ya 6-2 ve 6-1'lik setlerle kaybetti.

International Women's Open turnuvasına yoğunlaştı. Avustralyalı Samantha Stosur'ı yarı finalde yenerek final oynamaya hak kazandı. Carson Californiya'da oynadığı The Bank Of The East Classic turnuvasında oynadığı finalden sonraki ilk finaliydi. Finalde 6-4, 6-7(11), 6-4 setlerle Agnieszka Radwanska'ya ya yenildi.

Ardından Wimbledon'da yarıştı. Victoria Azarenka'yı üçüncü turda 7-6(11) ve 7-6(4)'lük setlerle yendi. Dördüncü turda Maria Sharapova'yı eleyen Alla Kudrayatseva ile karşılaştı. Maçı 6-1 ve 6-4'lük setlerle kazandı. Çeyrek finallerde Elena Dementieva'ya 6-1, 6-7(6) ve 6-3'lük setlerle mağlup oldu.

Montreal'deki Rogers Masters turnuvasında, Petrova üçüncü turda Dominika Cibulkova'ya 7-6(2) ve 6-2'lik setlerle kaybetti. Bundan sonraki turnuvası Cincinatti'deki Western & Southern Financial Group Women's Open turnuvası oldu. Yarı finallerde Maria Kirilenko'yu 1-6, 6-2 ve 6-1'lik setlerle eledi. Finalde de sürpriz finalist Nathalie Dechy'yi 6-2 ve 6-1'lik setlerle yenerek bu sezonki ilk, kariyerindeki sekizinci WTA şampiyonluğunu elde etti.
ABD Açık'ta on dokuz numara olarak üçüncü tura ulaştı. Üçüncü tur maçında No. 16 Flavia Pennetta'ya 4-6, 6-4 ve 6-3'lük setlerle kaybetti. Bundan sonraki iki turnuvasında (Commonwealth Bank Tennis Classic-Bali, Toray Pan Pacific Open-Tokyo) yarı finallere çıkma başarısını gösterdi.

Stuttgart'ta final oynadı, finalde Jelena Janković'e 6–4 ve 6–3'lük iki setle kaybetti. Kremlin Cup'ta, çeyrek finalde Elena Dementieva'ya kaybetti, Zürih'te ilk turda veda etti, Linz'de en fazla çeyrek finali görebildi.

Bell Challenge'de, finalde Bethanie Mattek'i üç setle mağlup ederek kupaya ulaştı. 2008 WTA Tour Championships'te, Serena Williams'ın sakatlık üzerine çekilmesi nedeni ile, yedek olan Petrova, Williams'ın yerine geçti, Elena Dementieva'ya son round robinde yenildi.

Petrova'nın ilk turnuvası Sidney'deki 2009 Medibank International oldu. Turnuvaya 7. sıradan giriş yaptı. İlk turda Fransız Alize Cornet'e 6-2 ve 6-4'lük iki setle kaybetti. 2009 Avustralya Açık'a 10 numaralı seribaşı olarak giriş yaptı. 4. turda vatandaşı Vera Zvonareva 7–5 ve 6–4'lük iki setle kaybetti. 2009 BNP Paribas Open'da sakatlığından dolayı oynamadı.

Miami'de, 9 numaralı seribaşı olarak giriş yapmasına rağmen vatandaşı dünya 54 numarası Ekaterina Makarova'ya üçüncü turda 7-5 ve 6-1'lik setlerle kaybetti. Petrova katıldığı bir sonraki turnuva olan Ponte Vedra Beach'de Olga Govortsova, Madison Keys ve Alyona Bondarenko'yu yendi. Yarı finalde ise turnuvanın ikincisi olacak Kanadalı Aleksandra Wozniak'a 6-4, 4-6 ve 6-2'lik setlerle kaybetti.

Charleston'da Petrova Melinda Czink'e 3-6, 6-4 ve 7-5'lik setlerle kaybederek ikinci turdan elendi. Stuttgart'daki 2009 Porsche Tennis Grand Prix'inde Petrova 6. sıradaydı ama ikinci turda 6-2'lik iki setle Flavia Pennetta Petrova'yı eledi.

Ardından Rome Masters'a 8. sıradan giriş yaptı. İlk turu bay geçti; ikinci turda ise zorlu rakibi Carla Suarez-Navarro'yu eledi. Üçüncü turda ise Maira Jose Martinez Sanchez tarafından 6-4 ve 6-7'lik setlerle turnuvanın dışına itildi.

2003 ve 2005'te yarı finallere ul