فارغ‌التحصیل رشته تئاتر از دانشکده هنرهای زیبا. وی فعالیت هنری خود را در سال 1368 با نمایش «خواستگاری» شروع کرد. او با حضور جدی در تئاترهای شاخص حرفه ای تهران سرانجام با فیلم «عشق و مرگ» به کارگردانی محمدرضا اعلامی وارد عرصه بازیگری سینما شد.

درست یک سال بعد و با فیلم دوم خود همه را متوجه استعداد و توانایی های خود کرد. «پرده آخر» اولین ساخته واروژ کریم مسیحی چنان نقدهای مثبتی دریافت کرد که کسی باور نمی کرد با داستانی راز آلود و فضایی غریب مورد توجه منتقدان و سینماروها قرار گیرد و در این میان سهمی مناسبی از تشویق ها نیز نصیب پطروسیان شد. سال 70 تهمینه میلانی با «دیگه چه خبر!؟» یک فانتزی کمدی عرصه جدیدی را برای یک زن به عنوان نقش اول کمدی فراهم آورد و پطروسیان در کنار دانیال حکیمی در آن درخشید. فروش بسیار خوب فیلم را باید مدیونِ حضور گرم پطروسیان دانست. یک سال بعد محسن مخملباف «هنرپیشه» را روانه اکران کرد که بازیگر نقش اول آن اکبر عبدی بود اما فیلم توانایی های بسیاری از پطروسیان جوان را نیز به نمایش گذاشت و او خودش را به عنوان یک چهره قابل اعتنا در سینمای ایران نثبیت کرد.

پطروسیان برای بازی در فیلم «پرده آخر» (1369) در نقش دختری لال برنده سیمرغ بلورین بهترین بازیگر نقش دوم شده است.