Petra Hlaváčková je historička umění, kurátorka, dokumentaristka a publicistka, jejíž práce je silně ukotvena v zájmu o architekturu, urbanismus a feministické teorie. Tyto oblasti se však v její práci neustále prolínají a přesahují do dalších oborů, především do sociologie (gender studies), která se stala výrazným elementem nejen v Hlaváčkové odborném výzkumu, nýbrž také v koncepci a struktuře jejích výstav.
Petra Hlaváčková ukončila studia dějin umění na Masarykově univerzitě v Brně diplomovou prací o architektovi první poloviny 20. století Karlu Lehrmannovi. Již tato práce naznačuje následné zaměření Hlaváčkové na dějiny architektury 20. století. Svůj zájem uplatnila při práci na Brněnském architektonickém manuálu, který mapuje brněnské stavby postavené v letech 1918–1945. Projekt vyústil do publikace průvodce po architektonických památkách v Brně (2011) a do internetové databáze, která se v současnosti rozrůstá i o poválečné stavby (2019). Petra Hlaváčková byla spolu s Rostislavem Koryčánkem, Šárkou Svobodovou a Lucií Valdhansovou jednou z iniciátorek projektu a zároveň koordinátorkou a autorkou textů k jednotlivým dílům.
Důležitou teoretickou bází je pro Petru Hlaváčkovou korpus feministických teorií, přičemž ona sama ve svém výzkumu neustále usiluje o propojení tohoto teoretického přístupu s praktickým uplatněním. Zabývá se reflexí feministických perspektiv v rámci umělecké teorie a praxe, kde se často kromě historického a uměleckohistorického výzkumu (zejm. přístupy sociálních dějin umění) zajímá i o sociologické souvislosti. Jako příklad může dobře sloužit její příspěvek na konferenci Feministická avantgarda (nejen) v česko-slovenských souvislostech (2019) v Domě umění v Brně, ve kterém nastínila obraz každodenního života umělkyně v 70. a 80. letech v československém prostředí s ohledem na otázku ženské emancipace. Hlaváčková se také věnuje umělecké kritice, kdy se v řadě textů vztahuje k realizovaným výstavám s genderovým zaměřením a zamýšlí se nad možným produktivním využitím feministických teorií v koncepci jednotlivých výstav. (Viz Ne každá ženská výstava je feministická a Feministická slepota české umělecké scény)
Architektura a feminismus však nepůsobí v Hlaváčkové výzkumu pouze odděleně. Jejich vzájemný průnik formulovala například jako editorka ve speciálním čísle časopisu ERA 21 Osvobozený prostor (01/2016), kde se pokusila představit hlavní problémy v architektuře a urbanismu z perspektivy genderu. Mezi takto specifikovaná témata patří zejména otázky týkající se struktury vzdělávání a organizace institucí, kde Hlaváčková zdůrazňuje potřebu platforem určených pro síťování žen a vzájemnou výměnu poznání, zkušeností a reflexi problémů souvisejících s rodem. Druhý základní okruh otázek zformulovaných v rámci zmíněného periodika sestává z diskuse o nových přístupech k urbanismu a plánování měst. Petra Hlaváčková se v tomto směru zajímá zejména o vztah genderu a utváření veřejného prostoru a o architektonické projekty založené na sociologických výzkumech a zohledňující specifické chování a potřeby jednotlivých skupin obyvatel. U těchto projektů je pak pro ni zásadní především aktivní zapojení většího počtu žen do procesu vytváření urbanistických návrhů, kam tak mohly vnést své cenné, ale často přehlížené zkušenosti s veřejným prostorem a pohybem ve městě. V tomto ohledu je také důležité hovořit o otázce viditelnosti žen či jiných skupin ve veřejném prostoru, a to jednak ve smyslu konkrétním, fyzickém, ale i ve smyslu jejich přítomnosti a zapojení v institucích, které tento prostor formují. Důraz na viditelnost má přitom také zjevný politický a aktivistický rozměr, kdy je architektura nahlížena jako nástroj společenské změny. Jedním z praktických výstupů tohoto uvažování je Hlaváčkové působení jako konzultantky zaměřené na tzv. gender mainstreaming, tedy plošné dosažení rovnosti pohlaví, konkrétně při plánování měst.
Podstatnou součástí odborné práce Petry Hlaváčkové je také kurátorství, přičemž její kurátorské projekty vznikaly převážně v rámci aktivit 4AM Fóra pro architekturu a média v Brně, který spolu se Šárkou Svobodovou a Barborou Šedivou založila. V průběhu let 2011–2012 byla tato organizace správcem Galerie architektury v Brně, kde Petra Hlaváčková realizovala několik větších výstav s rozsáhlým doprovodným programem. Po úvodní výstavě Revoltujíci lidé (2011) následovala série výstav, diskusí, přednášek a workshopů se zastřešujícím názvem Kompaktní město (2011). Tento projekt byl zaměřen na úvahy o současných architektonických realizacích v již existujících městských strukturách, v nichž se klade důraz na citlivost k předešlým vrstvám urbanistických a architektonických řešení. Výstava vynikala specifickým charakterem založeným na interaktivitě, kolaboraci a konfrontaci (proces vzniku autorských zásahů a instalací v prostoru galerie byl od počátku veřejně přístupný), přičemž tato dynamická koncepce tak měla vyvolávat dojem neukončeného experimentu reflektujícího samotný charakter rozvoje dnešních měst. Výrazným projektem byla také následující výstava Zabij svého Fuchse / Kill your Idol (Brno 2011, 13. bienále architektury v Benátkách 2012, Lipsko 2013) nabízející netradiční pohled na současnou architektonickou scénu v Brně nahlíženou skrze postavu architekta Bohuslava Fuchse a jeho dědictví. Narativ výstavy se opíral o Freudovu psychoanalýzu a o výpovědi vybraných brněnských autorů – a jejich reflexi vlastních vzorů a otcovských figur – prezentované prostřednictvím videí a autorské instalace. Psychoanalýza se přitom stala součástí i pozdějšího výstavního projektu Petry Hlaváčkové situovaného do uměleckého centra v psychiatrické klinice Prádelna Bohnice a založeného na hlubším výzkumu a analýze tohoto konkrétního místa (Psychoanalýza jednoho prostoru aneb sonda do podvědomí bývalé bohnické prádelny, 2013).
Z popsaných kurátorských koncepcí je zjevné, že Petře Hlaváčkové nejde jen o klasickou prezentaci vybraných uměleckých děl, nýbrž že výsledné výstavy chápe jako součást širšího výzkumu. Jednotlivé projekty a výstupy jsou tak pojaté spíše jako úvahy či otevřené analýzy zvoleného problému s důrazem na interakci s divákem a stimulaci diskuse.
Petra Hlaváčková je také autorkou několika dokumentárních filmů (Když máš práci, máš všechno) a je členkou filmařského kolektivu Guerilla.film. Pro kulturní čtrnáctideník A2, kde působila jako redaktorka výtvarné rubriky, připravila čísla věnovaná ženským kolektivům a islámskému feminismu. Je iniciátorkou výzkumné dílny Move the City zaměřené na pohyb a prožívání veřejného prostoru.