Nach ihrer Ausbildung an der Westfälischen Schauspielschule in Bochum führten sie Gastrollen u. a. an das Zürcher Schauspielhaus, das Schauspiel Köln und die Hamburger Kammerspiele. Ihr TV-Debüt gab sie 1990 in der Serie „Rote Erde“. 1994 erhielt sie für „Die tödliche Maria“ (Regie: Tom Tykwer) den Bayerischen Filmpreis und wurde 1999 für „Bin ich schön?“ (Regie: Doris Dörrie) und „Lola rennt“, (Regie: Tom Tykwer), mit dem Deutschen Filmpreis ausgezeichnet. Als Sprecherin erhielt sie 2006 den Hörbuchpreis Osterwold für „Sucht mein Angesicht“ von John Updike. Am Ernst Deutsch Theater war sie u. a. in „Gift. Eine Ehegeschichte“ (2015) von Lot Vekemans zu sehen. 2017 spielte sie bei den Salzburger Festspielen und 2018 am Akademietheater Wien in Harold Pinters „Die Geburtstagsfeier“. 2018 gastierte sie bei den Bad Hersfelder Festspielen in Ibsens „Peer Gynt“ und 2021 spielte sie an der Komödie Winterhuder Fährhaus in „Schuhe Taschen Männer“. Seit 2020 ist Nina Petri in der mit dem 1. INTHEGA-Preis ausgezeichneten Schauspielproduktion „Dinge, die ich sicher weiß“ beim Tournee-Theater THESPISKARREN auf Gastpielreise zu erleben. Auf der Kinoleinwand sah man Nina Petri zuletzt in „Träume sind wilde Tiger“ (2020) sowie in „Max und die wilde 7 – Die Geister-Oma“ (2023).
Aktuelle Produktion: „Ellen Babić“