Liudmila Petrova (Karakly, Russie ; 7 octobre 1968) est une coureuse de fond russe qui a remporté le prestigieux marathon de New York en 2000 avec un temps de 2:25:45 secondes. Petrova a représenté son pays lors de deux Jeux olympiques d’été : 1996 à Atlanta et 2004 à Athènes.
Petrova s’est spécialisée dans la course sur route. Lors des championnats internationaux, elle a terminé neuvième aux Championnats d’Europe de 1998 et huitième aux Jeux olympiques de 2004. Elle a également terminé septième aux championnats du monde de semi-marathon de 1999, dix-huitième aux championnats du monde de semi-marathon de 1999 et treizième aux championnats du monde de semi-marathon de 2002.
Ses records personnels sont 8.59.15 minutes au 3000 mètres (en salle), réalisé lors des Championnats d’Europe en salle de 1996 à Stockholm ; 15.20.44 minutes au 5000 mètres, réalisé en juillet 1996 à Saint-Pétersbourg ; et 31:36.76 minutes au 10 000 mètres, réalisé en mai 2003 à Palo Alto.