В сборную Австралии по плаванию попала в 17 летнем возрасте, и в
1993 году
выиграла первую награду на чемпионате мира в
Мальорке
, бронзовую медаль в заплыве на 200 метров
баттерфляем
. В
1994 году
приплыла первой в двух заплывах в рамках
Игр Содружества
, на 100 метров баттерфляем и эстафетном заплыве 4×100 комплексным плаванием.
На первой для себя
Олимпиаде
довольствовалась лишь одной серебряной наградой в заплыве на 200 метров баттерфляем. На Играх Содружества
1998 года
выиграла ещё две золотые награды. К
Олимпийским играм 2000 года
Томас подошла в хорошей форме, однако и на этих Играх выиграть золотые медали ей не удалось, в эстафетных заплывах 4×100 комплексным плаванием и 4×200 вольным стилем спортсменка выиграла серебряные награды, а в заплыве на 200 метров баттерфляем взяла бронзу.
В
2001 году
спортсменка стала трёхкратной чемпионкой мира, победив в
Японии
в заплывах на 100, 200 и эстафетном заплыве 4×100 метров баттерфляем. В
2002 году
на Играх Содружества, Петрия выигрывает очередные пять золотых наград, в этом же году спортсменка становиться чемпионкой мира на короткой воде, добившись победы в заплыве на 200 метров в рамках чемпионата мира в
Москве
.
Олимпийские игры 2004 года
в Афинах стали для спортсменки триумфальными, Петрия Томас выиграла 3 золотые олимпийские награды, став одной из главных героинь Олимпиады. После завершения игр спортсменка ушла из большого спорта.
В
2005 году
она написал автобиографическую книгу «Плывущая против течения», описывающую спортивный путь спортсменки. Награждена медалью
ордена Австралии
. Замужем. В
2006 году
родила сына, проживает с семьей в
Канберре
.