Nel 1989 è tra i fondatori della formazione politica Verdi Arcobaleno, che si fonde in seguito con la Federazione delle Liste Verdi; da questo matrimonio nasce la Federazione dei Verdi di cui la De Petris diventa Presidente del Consiglio Federale e Presidente Regionale Verdi-Lazio.
Nella XIV legislatura è membro delle commissioni permanenti al Senato per le Finanze e per l'Agricoltura, oltre che della commissione d'inchiesta sul ciclo dei rifiuti e consultiva sull'attuazione della riforma amministrativa.
Nel 2009 è tra i fautori e i più convinti esponenti della Federazione dei Verdi nella creazione del cartello elettorale di Sinistra e Libertà di Nichi Vendola per le elezioni europee del 2009. Dopo le elezioni europee, si svolge la XXX Assemblea Nazionale dei Verdi a Fiuggi il 10 ottobre, dove si candida a presidente della Federazione nazionale, rappresentante della mozione a favore che i Verdi confluissero in Sinistra e Libertà, ma nonostante fosse favorita perde a sorpresa contro Angelo Bonelli, rappresentante della mozione a favore di abbandonare tale percorso e tornare ad essere un soggetto ecologista autonomo[2]. Successivamente la De Petris fonda l'Associazione Ecologisti, che presto aderisce al processo di costituzione di Sinistra Ecologia Libertà (SEL).
Nella XVII legislatura italiana, oltre a far parte della commissioneAffari Costituzionali e Beni Ambientali, ha guidato l'ostruzionismo in Senato al ddl Boschi sulla riforma del Senato presentando circa 6000 emendamenti di modifica al testo governativo. Il 6 agosto, il Governo è andato sotto per la seconda volta su un emendamento a scrutinio segreto, prima firmataria De Petris (SEL) per affidare al riformato Senato la competenza in materia di temi etici in Parlamento approvato con 140 si e 135 no contro il parere del Ministro Boschi.
Il 27 marzo 2018 viene riconfermata alla carica di capogruppo del gruppo misto.
Fiducia al governo Draghi e uscita da Sinistra Italiana
Il 14 febbraio 2021 annuncia il proprio voto di fiducia a favore del governo Draghi, in dissenso rispetto alla decisione dell'Assemblea Nazionale di Sinistra Italiana di votare contro.[3]
Il 14 dicembre 2021 annuncia la sua uscita da Sinistra Italiana, manifestando la volontà di creare una rete ecologista di sinistra con il sindaco di Milano Giuseppe Sala.[4][5]
Il 22 ottobre dello stesso anno dà vita, insieme a Stefano Fassina, a “Coordinamento 2050. Civico, Ecologista e di Sinistra”, una rete progressista che guarda al partito di Giuseppe Conte[7] e che, insieme al Movimento 5 Stelle, sostiene Donatella Bianchi alle regionali nel Lazio del febbraio 2023 raccogliendo l’1,2% con un eletto.
