Petra Wüllenweber wurde 1971 in Saarbrücken geboren, studierte Germanistik an der Universität des Saarlandes und von 1992 bis 1996 Regie an der Theaterakademie in Ulm. Dort war sie Mitgründerin und Regisseurin des Theater Zeitsprung. Anschließend war sie von 1997 bis 2000 an den Vereinigten Städtischen Bühnen Krefeld/Mönchengladbach engagiert.

Seit Herbst 2000 arbeitet Petra Wüllenweber als freie Regisseurin und Autorin u.a. in Regensburg, Köln, Heilbronn, Fürth, Bamberg, Krefeld, Mönchengladbach, Bremen, Linz, Hildesheim und Wien.

Ihre Inszenierungen »Ein Hauch von Winterwetter« und »Sex is a Gift« wurden 2002 und 2003 für den Kölner Theaterpreis nominiert, ebenso wie »Penthesilea« 2008 für den Bayerischen Theaterpreis. Mit »Zweier ohne« am Theater Heilbronn folgte 2014 die Nominierung in der Sparte Regie KiJu-Theater für den Faustpreis.

Ihre Theaterstücke „Am Horizont“ und „Zur Zeit nicht erreichbar“ wurden für den Mülheimer KinderStückePreis 2010 bzw. 2012 nominiert. Ihre Theateradaption von Dirk Kurbjuweits Novelle »Zweier ohne« war im Stückepool von Kaas und Kappes 2014. Und ihr Stück „Und morgen?“ stand auf der Auswahlliste zum Deutschen Jugendtheaterpreis 2016.

Ihr Auftragswerk zum Thema Burnout („Restglühen“) hat sie 2015 selber am Theater für Niedersachsen herausgebracht. Ebenso 2016 die Adaption von Fontanes „Effi Briest“.

Nach der vielbesprochenen Uraufführung ihres Stückes „Die Weiße Rose“ (Inszenierung des Monats in der Theaterzeitschrift BÜHNE sowie zwei Nominierungen beim Nestroypreis 2018) adaptierte und inszenierte sie Ödön von Horvaths Roman „Jugend ohne Gott“ für das TdJ in Wien (UA 10.01.2020).

Zuletzt inszenierte sie am Theater Pforzheim „Antigone“ (Premiere 2023) in einer Fassung von John von Düffel.