Светлана Петухова в 1992 окончила теоретическое отделение теоретико-композиторского факультета Московской консерватории, в 1995 — аспирантуру МГК. В 1997 защитила кандидатскую диссертацию «Первая авторская редакция балета Прокофьева „Ромео и Джульетта“. Источниковедческие проблемы изучения» (научный руководитель — доктор искусствоведения, профессор Е. М. Левашев). С 2003 Светлана Петухова — старший научный сотрудник Сектора истории музыки ГИИ. Круг ее научных интересов был исключительно широк. Петухова была ведущим специалистом по исследованию русского и европейского музыкального искусства XIX—ХХ столетий. Автор трех монографий: «Библиография жизни и творчества П. И. Чайковского. Указатель литературы, вышедшей на русском языке за 140 лет (1866–2006)» (М.: ГИИ, 2014), «Балет Сергея Прокофьева “Ромео и Джульетта”». Исследование (М.: Изд. дом ЯСК, 2018; публикация на английском языке — Petukhova S. A. Sergey Prokofiev’s Romeo and Juliet. A Study / Transl. from the Russian by L. H. Hakobian. Moscow: Publishing House “Languages of Slavic Cultures”, 2021); «Орестея» С. И. Танеева: исследование и материалы. М.: ГИИ, 2022 (в печати).

Автор более 100 научных статей, посвященных творчеству Чайковского, Римского-Корсакова, А. Рубинштейна, Обера, Брамса, Грига, Танеева, Рахманинова, Прокофьева, Мясковского, Шостаковича, современных композиторов; оперному и балетному театру, музыкально-исполнительскому искусству, теоретическим проблемам музыкознания; корифеям отечественной музыкальной науки — Б.В. Асафьеву, Ю.В. Келдышу, Б.В. Доброхотову, Н.В. Туманиной, К. А. Кузнецову, М.П. Рахмановой. Одной из последних работ Светланы Анатольевны была подготовка к публикации воспоминаний Т. Н. Ливановой.

Светлана Петухова реализовала себя в педагогической работе, являясь научным руководителем дипломных работ и диссертаций; в музыкальной критике и журналистике как автор различных профессиональных изданий (в том числе «Музыкального обозрения»). С 2005 по 2010 была постоянным рецензентом Международного фестиваля искусств «Арт-ноябрь», проходившего в ГИИ, с 2011 по 2014 — постоянный ведущий концертов-лекций этого фестиваля. С 2016 по 2020 читала лекции в «Лаборатории современного зрителя» при коллективе musicAeterna п/у Т. Курентзиса. С 2016 была лектором и консультантом Музея С. С. Прокофьева в составе Российского национального музея музыки. Выступала на научных конференциях в России и за рубежом. Была удостоена стипендии Президента РФ за вклад в отечественную науку (1993), Гранта Президента РФ на проведение «Музыкальных ассамблей в Российской провинции» (2006), Грант от фонда «Русское исполнительское искусство» на организацию серии мастер-классов в рамках фестиваля «Арт-ноябрь» (2007).

«Когда-нибудь коллеги напишут о деятельности С. А. Петуховой, будут анализировать ее научные труды, цитировать их в своих исследованиях. Пока же мы глубоко скорбим о кончине нашей коллеги. Каждому из нас ее будет очень не хватать» (из некролога Государственного института искусствознания).

Прощание со С. А. Петуховой прошло 3 августа в Николо-Архангельском крематории.