Petra Schmidt-Schaller, geboren am 28. August 1980 in Magdeburg als Tochter des Schauspielers Andreas Schmidt-Schaller und der Schauspielerin und Regisseurin Christine Krüger, studierte von 2001 bis 2005 Schauspielerei an der Leipziger Hochschule für Musik und Theater "Felix Mendelssohn Bartholdy". Im Rahmen des Studiums stand sie am Deutschen Nationaltheater Weimar auf der Bühne, nach erfolgtem Studienabschluss erhielt sie ein Gastengagement an den Städtischen Bühnen Osnabrück. Auch ihr Debüt als Filmschauspielerin gab Schaller bereits als Studentin im Jahr 2003 mit einer Rolle in der Folge "Tödliche Falle" der Serie "SOKO Leipzig". Ihre erste Kinorolle spielte sie in Ralf Huettners Komödie "Reine Formsache" (2005/2006).

Der Durchbruch gelang ihr im Jahr darauf in Rainer Kaufmanns "Ein fliehendes Pferd": Ihre Verkörperung einer Frau, die gemeinsam mit ihrem älteren Freund das eingefahrene Eheleben eines anderen Paares durcheinanderwirbelt, brachte ihr einen Bayerischen Filmpreis als Beste Nachwuchsdarstellerin ein. Im Jahr darauf sah man sie, erneut unter Kaufmanns Regie, in dem Fernsehspiel "Das Beste kommt erst" an der Seite von Sophie von Kessel und Friedrich von Thun. Ebenfalls 2008 feierte das Drama "Nacht vor Augen" im Forum der Berlinale Premiere. Darin verkörperte Schmidt-Schaller die Freundin eines Bundeswehrsoldaten, der traumatisiert aus seinem Afghanistan-Einsatz zurückkehrt. Für ihre Hauptrolle in der Krimikomödie "Balkan Traffic – Übermorgen Nirgendwo" (2008) erhielt sie sehr positive Kritiken sowie eine Nominierung zum Undine Award 2008. Weitere Hauptrollen hatte sie unter anderem in der zweiteiligen Neuerfilmung des Abenteuerklassikers "Der Seewolf" (2008, TV), an der Seite von Thomas Kretschmann, und in der "Tatort"-Folge "Bluthochzeit" (2010).

Im Jahr 2011 sah man Petra Schmidt-Schaller in gleich fünf Kinofilmen auf der großen Leinwand: Als Schwiegertochter einer türkischen Familie gehörte sie zum Ensemble der Multikulti-Komödie "Almanya - Willkommen in Deutschland"; in dem Actionthriller "Unknown Identity" hatte sie einen Kurzauftritt als Zöllnerin; in dem Kinderfilm "Löwenzahn" war sie die intrigante Cora, während sie in dem Psychothriller "Unter Nachbarn" die seelisch angeschlagene Schwester eines Unfallopfers verkörpert. In Marcus H. Rosenmüllers Komödie "Sommer in Orange" schließlich übernahm sie die Hauptrolle einer Berliner Bhagwan-Anhängerin, die in einem bayerischen Dorf der frühen 80er-Jahre eine Kommune gründet.

2012 wurde sie für ihre Hauptrolle in dem humorvollen Drama "Das geteilte Glück" (TV), als Mutter, deren Baby einst vertauscht wurde, mit dem Deutschen Schauspielerpreis ausgezeichnet. Auch in den nächsten Jahren wirkte Schmidt-Schaller in einer Vielzahl an Fernsehproduktionen mit. So etwa als hochschwangere Freundin eines Unternehmersohns in der Komödie "In den besten Familien" (2012) und als Isolde Wagner in "Der Wagner-Clan. Eine Familiengeschichte" (2013). Eine Kino-Hauptrolle hatte sie zwischendurch an der Seite von Jürgen Vogel und Moritz Bleibtreu in dem Triller "Stereo", der im Panorama der Berlinale 2014 uraufgeführt wurde. Ebenfalls 2014 spielte sie die Hauptrolle in dem Fernsehdrama "Die kalte Wahrheit", als Ärztin, die einen tödlichen Unfall verursacht und versucht, den ganzen Umständen des Unglücks auf den Grund zu gehen. Für ihre Rollen in "Das Dorf des Schweigens" (2015), "Ein gefährliches Angebot" (2016) und "Ein Mann unter Verdacht" (2016) wurde sie 2017 für den Deutschen Fernsehpreis nominiert.

An der Seite von Jürgen Prochnow sah man Petra Schmidt-Schaller 2017 auch wieder in einer Kino-Hauptrolle: In "Leanders letzte Reise", einem Roadmovie über einen 92-jährigen Kriegsveteranen, der mit seiner Enkeltochter durch die Ukraine reist, um seine einst große Liebe wiederzusehen.