Spontaneität und Emotionalität sind für die Geigerin Petra Müllejans untrennbare Bestandteile einer historisch informierten Aufführungspraxis, die es sich zum Ziel gesetzt hat, die Musik vergangener Jahrhunderte ansprechend und lebendig zu vermitteln. Als künstlerische Leiterin des Freiburger Barockorchesters beschäftigt sich Petra Müllejans hauptsächlich mit der Musik des Barock und der Klassik. Wichtig ist ihr dabei die theatralische Qualität der Werke, ihre rhetorische und vor allem dramatische Aussagekraft.
Eine weitere musikalische Leidenschaft von ihr ist die solistisch besetzte Kammermusik des 17. und 18. Jahrhunderts, die sie in unterschiedlichen Programmkombinationen mit dem Freiburger BarockConsort und dem Ensemble The Age of Passions zur Aufführung bringt. Außerdem tritt Petra Müllejans regelmäßig im Duo mit dem südafrikanischen Pianisten Kristian Bezuidenhout auf, eine fruchtbare musikalische Partnerschaft, von der kürzlich bei harmonia mundi USA eine CD mit Mozart Violinsonaten erschienen ist.
Musikalische Energien zieht sie darüber hinaus aus ihrer Liebe zu Klezmer und Jazzmusik, der sie mit ihrer Gruppe Hot and Cool in Konzerten und auf CD-Einspielungen ebenfalls mit großem Erfolg nachgeht.

Die jüngste CD-Einspielung des Freiburger Barockorchesters unter ihrer künstlerischen Leitung widmet sich (zusammen mit dem Cembalisten Andreas Staier) den sechs Cembalokonzerten Wq 43 von Carl Philipp Emanuel Bach. Sie erschien im April 2011 bei harmonia mundi France, wurde von der Musikkritik begeistert gefeiert und mit dem Gramophone Award 2011 ausgezeichnet: „Dies ist eine heiße CD, eine von den Aufnahmen, bei denen alles zur rechten Zeit zusammen­gekommen ist. Hier haben wir das beste Barockorchester der Welt, das sich begeistert mit dem weltbesten Cembalisten zusammentut, mit Konzerten von einem Komponisten, der nun endlich eine neue Wertschätzung als die großartige musikalische Persönlichkeit erfährt, die er damals war.“ (Gramophone Magazine, Juni 2011)

Petra Müllejans unterrichtet als Professorin für Barockvioline an der Hochschule für Musik und Darstellende Kunst in Frankfurt am Main.