Pettersson blev 1967 den första kvinnliga regissören vid Stockholmsoperan, där hon sedan med stor bredd gjort flera uppmärksammade iscensättningar, bl.a. Berwalds ”Drottningen av Golconda” (urpremiär 1968), Cherubinis ”Medea” (1984), Donizettis ”Maria Stuarda” (1990) och Korngolds ”Die tote Stadt” (1996).