Професионалният ѝ път в Пощенска банка започва през 2003 г. като главен финансов директор на осемте дъщерни компании на „Юробанк И Еф Джи Груп“ в България. През 2005 г. заема и длъжността прокурист на Пощенска банка. През 2007 г. е назначена за изпълнителен директор и член на УС на ДЗИ Банк. След юридическото сливане на ДЗИ Банк и Пощенска банка тя става изпълнителен директор и член на УС на обединената банка. През 2012 г. г-жа Димитрова става главен изпълнителен директор и председател на Управителния съвет на Пощенска банка.
Под нейно ръководство Пощенска банка само за няколко години осъществява две успешни сделки като придобива и интегрира за рекордно кратко време първо Алфа Банк – клон България, а след това и Банка Пиреос България. Те са поредната стъпка за затвърждаването на позицията ѝ на системна за пазара банка и за разширяването на клиентската ѝ база.
Г-жа Петя Димитрова е дипломиран експерт-счетоводител от Асоциацията на дипломираните експерт-счетоводители (ACCA) в Лондон, има EMBA степен от Университета в Шефийлд, Великобритания и две магистърски степени по „Финанси и банково дело“ и „Туризъм“ от Университета за национално и световно стопанство и Софийския университет „Св. Климент Охридски“. Притежава още дипломи по програма за развитие на мениджърските умения от ALBA Бизнес училище за следдипломна квалификация, Харвард; сертификат за мениджърски умения от Университет Джорджтаун, Вашингтон; диплома по „Управление и социално развитие на НПО“ от Аристотеловия университет в Солун и Македонския университет, Гърция. Тя има и сертификати за успешно завършване на програмите „Harvard Business School“ през 2018, 2019, 2020, 2021 и 2023 г., както и за сертификат от Бизнес училище Said, Университет Оксфорд през 2022 г. Г-жа Димитрова е придобила професионална квалификация във Великобритания, Гърция, Холандия, Белгия, САЩ и България, и е участвала в различни престижни международни обучения, семинари и конференции.
Г-жа Димитрова е председател на УС на Асоциацията на Банките в България. Тя е член на управителните съвети на фондация „Атанас Буров“, на сдружение „Ендевър България“. Тя е председател на управителния съвет на Гръцкия бизнес съвет в България, член на УС на КРИБ, член на Университетския съвет на Американския университет в България.
Под нейно ръководство Пощенска банка печели близо 100 престижни международни и български награди, сред които злато в категорията за осигуряването на отлично клиентско преживяване в банкирането (Excellence in Customer Centricity or Customer experience) в един от най-престижните европейски конкурси в банковия сектор – The Retail Banking: Europe 2019 Awards, отличието „Най-добра банка в банкирането на дребно в България“ за 2018, 2019, 2020, 2021 и 2022 г., „Най-добра дигитална банка 2021“ и „Най-добро приложение за мобилно банкиране 2021“ от лондонското издание World Finance Magazine, награда „Банка на годината“ за 2021 г. и приз в категория „Динамично развитие“ от Годишните банкови награди на „Асоциация Банка на годината“. Пощенска банка, също така, е отличена като „Топ работодател“ (Top Employer) в България със сертификат от международния независим Top Employers Institute. Отличието е за нейната иновативна визия и високи стандарти в прилагането на световно утвърдени работодателски практики в управлението на човешките ресурси, грижата за хората, условията на труд, програмите за личностно и професионално развитие на служителите и др.