После школа Галине не удалось никуда поступить – ни в театральный институт, ни в другое учебное заведение. Тогда девушка устроилась работать костюмершей в Тамбовском театре.
Через год Петрова вновь решила попробовать поступить в театральный институт. Вторая попытка поступления оказалась для Галины удачной, и её зачислили на курс Попова в ГИТИС.
Будучи ещё студенткой, Галина Петрова сыграла в постановке «Брысь, костлявая, брысь» одну из лучших своих ролей.
Окончив в 1979 году ГИТИС, актриса стала актрисой труппы театра «Современник». Талант молодой актрисы позволил ей сыграть в таких знаменитых спектаклях, как «Ревизор», «Вишнёвый сад», «Виндзорские насмешницы», «Пигмалион», «Крутой маршрут», «Аномалия», «Мы едем, едем, едем…», «Селестина» и «Мама, папа, сын, собака».
Первой ролью в кино для Галины Петровой стал образ Аси, подруги главной героини, в мелодраме 1980 года «Спасатель» режиссёра Сергея Соловьёва. В 1983 году вышла короткометражка Александра Кайдановского «Иона, или Художник за работой» с участием Галины.
В 1985 году актриса вновь сыграла подругу главной героини в популярном телесериале «Следствие ведут знатоки…», а через год она появилась в драме «Зонтик для новобрачных». В 1987 году на экраны вышла кинокомедия «Где находится нофелет», в которой Галина Петрова снова исполнила эпизодическую роль подруги. Затем она приняла участие в мюзикле 1988 года «Топинамбуры».
Актриса запомнилась зрителям по роли в комедии 1989 года «Дежавю», в котором она исполнила эксцентричную активистку Клару Ивановну. После этой картины на артистку обратили внимание как кинорежиссёры, так и критики.
В девяностые Галина Леонидовна приняла участие в таких картинах, как «Глаза», «Жизнь и необычайные приключения солдата Ивана Чонкина», «Орёл и решка» и «Вор».
В 2000 году на экраны вышел фильм Павла Лунгина «Свадьба», в котором актриса исполнила мать главного героя. В новом веке Галина Петрова появлялась в основном в сериалах: «Next», «Пятый ангел», «Бальзаковский возраст, или Все мужики сво...», «Не родись красивой», «Молодой Волкодав».
