Karierę zawodową Petzschner rozpoczął w 2001 roku.
W grze pojedynczej największym sukcesem niemieckiego tenisisty jest zwycięstwo w halowym turnieju rangi ATP World Tour w Wiedniu, z października 2008 roku. W finale pokonał Gaëla Monfilsa 6:4, 6:4. Na początku czerwca 2011 roku Petzschner dotarł do finału turnieju w Halle, po wyeliminowaniu m.in. Tomáša Berdycha. W spotkaniu finałowym przegrał z Philippem Kohlschreiberem. W czerwcu 2012 roku awansował do finału turnieju w ’s-Hertogenbosch, w którym przegrał z Davidem Ferrerem.
W grze podwójnej Petzschner wygrał 8 turniejów i 7–krotnie dochodził do finałów. Do jego największych deblowych osiągnięć zalicza się zwycięstwo w 2 turniejach wielkoszlemowych w parze z Jürgenem Melzerem, Wimbledonu z 2010 roku, gdzie w finałowym pojedynku pokonali 6:1, 7:5, 7:5 parę Robert Lindstedt–Horia Tecău oraz US Open z 2011 roku, po triumfie 6:2, 6:2 nad Mariuszem Fyrstenbergiem i Marcinem Matkowskim.
W maju 2011 roku Petzschner zdobył wraz z reprezentacją Niemiec Drużynowy Puchar Świata. W finale Niemcy pokonali 2:1 Argentynę, a Petzschner zdobył punkt dla drużyny w meczu deblowym wspólnie z Philippem Kohlschreiberem, przeciwko parze Juan Ignacio Chela–Máximo González.