Petitclerc keppti í fyrsta sinn á Ólympíuleikunum í Barcelona árið 1992 og kom heim með tvö bronsverðlaun. Þetta er upphafinn á safni sem nú inniheldur tuttugu og eitt Ólympíuleikamerki, fjórtán þeirra gull. Fjórum árum seinna, á leikunum í Atlanta.
Í hlaupum á 100 og 200 m vann hún gull og þrjú silfurverðlaun í hlaupum á 400, 800 og 1500 m. Á Sumarólympíuleikunum árið 2000 vann hún tvö gullverðlaun í 200 m og 800 m hlaupi og tvö silfurverðlaun í 100 m og 400 m hlaupi. Hún vann þrjú gullverðlaun (í 100 m, 200 m og 400 m) og brons (800 m) á heimsmeistaramótinu 2002 og gull á Samveldisleikunum 2002 í 800 m. Á Sumarólympíuleikunum 2004 (þar sem hjólastólshlaup var sýningaríþrótt) vann hún 800 m og hélt áfram með áhrifamikla sýningu með 5 gullverðlaunum á Sumarólympíuleikunum 2004. Þegar hún kom heim frá Aþenu árið 2004 sagði Petitclerc blaðamönnum að sumarólympíuleikarnir í Peking árið 2008 yrðu síðasta stóra alþjóðlega fundur hennar en að hún myndi halda áfram að þjálfa sig og keppast á vegum um stund. Fyrir frammistöðu sína árið 2008 hlaut hún Lou Marsh Trophy sem kanadískur íþróttamaður ársins og Bobbie Rosenfeld verðlaun kanadískra fjölmiðla sem kvenkyns íþróttamaður ársins í Kanada. Petitclerc hlaut einnig verðlaunin fyrir besta kvenmann á Paralympic Sport Awards.