Лия Петрова се превърна в откритие на международната сцена през 2016, когато печели първата награда на конкурса „Карл Нилсен“ в Дания, ръководен от Николай Шепс-Знайдер. Две години по-късно тя записва за Orchid Classics Концерта на Нилсен и Първия концерт на Прокофиев с Филхармонията на Одензе и естонската диригентка Кристина Поска. Този първи албум ѝ печели признанието на международната преса – Лондонският „Sunday Times“ се възхищава на нейния „прекрасен звук – зрял и сребрист, изразен с величествена широта“, „Pizzicato“ в Германия също квалифицира звука ѝ като „сребрист и чист“, а „Gramophone“ възхвалява изключителното й „ тонално разнообразие в чудесен диск“. „The Strad“ е впечатлен от нейната „естествена виртуозност“, а списание „Classical Music“ намира интерпретацията ѝ на концерта от Нилсен за „изумително добра“ и „силно лирична“.
Като солист Лия Петрова е гост на Оркестъра на Париж, Филхармоничния оркестър на Радио Франс, Филхармонията на Люксембург, Симфоничния оркестър на Антверпен, Филхармоничния оркестър на Нидерландското радио, „Symfonieorkest Vlaanderen“, Шатскапеле – Ваймар, Филхармонията на Монте Карло, Брюкселската филхармония, Северогерманската филхармония, Националните оркестри на Лион и Бордо, „Kansai Philharmonic“, Националния оркестър на „Pays de Loire“, Оркестър „Sinfonia Varsovia“, Симфоничния окестър на Одензе.
Работи с водещи диригенти като Елим Чан, Станислав Кочановски, Дънкан Уорд, Филип Херевеге, Кшищоф Пендерецки, Николай Знайдер, Мажена Дякун, Ян Тортелие, Сиан Джан, Ариане Матиак, Роберто Минаси, Кристофър Уорън Грийн, Михаел Табачник и Хесус Лопес Кобос.
Свири редовно камерна музика с френския носител на Първа награда от конкурса „Чайковски“ – Александър Канторов и си партнира с множество прекрасни музиканти като Беатрис Рана, Еманюел Паю, Пабло Ферандес, Марта Аргерич, Юрий Башмет, Миша Майски, Рено Капюсон, Огюстен Дюме, Джеймс Енес, Николас Ангелич, Франк Брейли, Юджа Уанг, Жерар Косе, Антоан Тамест, Бруно Филип, Орелиен Паскал и Готие Капюсон.
Редовен гост е на фестивалите за камерна музика Мекленбург-Ворпомерн, Рейнгау, Лудвигсбургер Шлос, Великденския фестивал в Екс-Ан-Прованс, „ La Folle Journée“ – Нант, „La Roque d’Anthéron“ и „Rencontres Musicales“ – Евиан.
През януари 2020 Лия издаде първия албум от новото си сътрудничество с лейбъла Mirare – творби на Бетовен, Барбър и Бритън в съвместно изпълнение с пианиста Борис Кузнецов. През 2021 излиза вторият й диск, включващ Концерта за цигулка на Бетовен и рядко изпълнявания Цигулков концерт на Моцарт, K 271, известен като № 7, с Жан-Жак Канторов и „Симфония Варсовия“. Тези албуми, заедно с вече издадените от Orchid Classics концерти на Нилсен и Прокофиев (със Симфоничния оркестър на Одензе, дирижиран от Кристина Поска), получиха единодушните похвали на критиците от цял свят. Завладяла световните сцени, в края на 2023 Лия се завръща в София за концерт със Софийската филхармония, в който представят вдъхновяващия Концерт за цигулка №2 от Бела Барток.
Лия Петрова е родена в България в семейство на музиканти и е учила при Огюстен Дюме в Брюксел, Антие Вайтхаас в Музикалната академия „Ханс Айслер“ – Берлин и Рено Капюсон във Висшето училище по музика в Лозана. Понастоящем живее в Париж.
Свири на цигулка Hellios – великолепен инструмент, произведен в Кремона през 1735 от ученика на Страдивариус Карло Бергонци, щедро предоставен ѝ от частни спонсори.