Liya Petrova est née en Bulgarie dans une famille de musiciens et a étudié avec Augustin Dumay à la Chapelle Musicale Reine Elisabeth de Bruxelles, Antje Weithaas à la Hochschule für Musik Hans Eisler Berlin et Renaud Capuçon à la Haute Ecole de Musique de Lausanne. Elle vit actuellement à Paris.
Liya Petrova a été révélée sur la scène internationale en 2016 lorsqu'elle a remporté le premier prix du concours Carl Nielsen au Danemark, présidé par Nikolaj Szeps--Znaider. Deux ans plus tard, elle enregistre les Premiers Concertos de Nielsen et Prokofiev avec l'Odense Philharmonic et le chef estonien Kristiina Poska pour Orchid Classics. Ce premier album lui vaut les éloges de la presse internationale : le Sunday Times de Londres admire sa « magnifique sonorité - mûre et argentée, au phrasé d'une ampleur majestueuse ». Pizzicato a également qualifié sa sonorité d'« argentée et pure », tandis que Gramophone a loué son « exceptionnelle variété de ton dans « un disque merveilleux ». The Strad a été impressionné par sa « virtuosité naturelle », tandis que le magazine Classical Music a trouvé son interprétation du Concerto de Nielsen « stupéfiante » et « intensément lyrique ».
En tant que soliste, elle est l'invitée d'orchestres tels que l'Orchestre Philharmonique de Radio--France, l'Orchestre Philharmonique de Luxembourg, l'Orchestre Symphonique d'Anvers, la Staatskapelle Weimar, l'Orchestre Philharmonique de Monte – Carlo, le Brussels Philharmonic, le Norddeutsche Philharmonie, le Kansai Philharmonic, l'Orchestre National de Lyon, l'Orchestre National Bordeaux Aquitaine, le Sinfonia Varsovia, l’Odense Symphony Orchestra, le Netherlands Radio Philharmonic Orchestra, avec des chefs d'orchestre tels que Elim Chan, Philippe Herreweghe, Krzysztof Penderecki, Nikolaj Szeps--Znaider, Alexander Liebreich, Yan Tortelier, Xian Zhang, Kevin John Edusei, Ariane Matiakh, Roberto Minasi, Christopher Warren Green, Michel Tabachnik ou Jesús López Cobos.
Elle joue régulièrement de la musique de chambre avec le Premier prix du concours Tchaïkovski, Alexandre Kantorow, et s'est produite avec de nombreux musiciens comme Martha Argerich, Yuri Bashmet, Mischa Maisky, Renaud Capuçon, Augustin Dumay, James Ehnes, Nicholas Angelich, Frank Braley, Yuja Wang, Gérard Caussé, Antoine Tamestit, Bruno Philippe, Aurélien Pascal et Gautier Capuçon. Elle est une invitée régulière de festivals de musique de chambre comme le Mecklenburg – Vorpommern Festspiele, le Rheingau Festival, le Ludwigsburger Schlossfestspiele, le Festival de Pâques d'Aix-en-Provence, La Folle Journée, le Festival international de La Roque d'Anthéron et les Rencontres Musicales d'Evian.
En janvier 2020, Liya a publié le premier album d'une nouvelle collaboration avec le label Mirare, un album de récital Beethoven, Barber, Britten avec le pianiste Boris Kusnezow. Un deuxième disque comprenant le Concerto pour violon de Beethoven et le Concerto K 271 de Mozart, rarement joué, connu sous le nom de n° 7, avec Jean-Jacques Kantorow et le Sinfonia Varsovia, sort début 2021.
Liya joue le magnifique Helios de 1735 de Carlo Bergonzi, généreusement prêté par Xavier et Joséphine Moreno.
