Д-р Велислава Петрова има дългогодишен международен опит в сферите на науката, глобалните въпроси и политиката.
В периода 2022–2023 г. заема длъжността заместник-министър на външните работи в три последователни правителства – редовния кабинет на Кирил Петков и двете служебни правителства на Гълъб Донев.
Отговаря за европейските въпроси, регионалната политика, икономическата дипломация и отношенията с международните организации.
В това си качество представлява България в Съвет „Общи въпроси" на ЕС и изпълнява функциите на шерпа за заседанията на Европейския съвет. Председателства Координационния механизъм за присъединяване на България към Организацията за икономическо сътрудничество и развитие (ОИСР) и участва в преговорите с Европейската комисия по въпросите, свързани с разширяването на Европейския съюз и членството на България в Шенген.
През последните две години е главен програмен директор в „Centre for Future Generations“ в Брюксел, където координира работата на организацията в областта на европейските политики с фокус върху конкурентоспособността на ЕС. Работата ѝ е насочена към въпросите на стратегическата автономия на Европа в области като изкуствения интелект и отбранителните технологии, както и към изграждането на партньорства между европейските институции, научните среди и индустрията.
Професионалният ѝ път започва в академичната сфера, където защитава докторска степен в областта на инфекциозните заболявания в Университета в Кеймбридж. Впоследствие работи в ООН по теми, свързани със здравните иновации в развиващите се държави, а по време на пандемията от COVID-19 е част от Глобалния алианс за ваксини, където участва в разработването на инвестиционни стратегии за борба с нови патогени. Консултирала е и Световната здравна организация и Световната банка по въпроси, свързани с биотехнологиите и управлението на риска от бедствия.
