W lipcu 2009 odnotowała też pierwszy ćwierćfinał turnieju WTA w grze podwójnej (w Pradze, w parze z Nicole Vaidišovą).
2010 Nie obroniła tytułu z Hobart zimą 2010 roku, w lutym osiągnęła półfinał w Memphis, gdzie przegrała z Mariją Szarapową. W czerwcu sensacyjnie awansowała do półfinału Wimbledonu, zamykając dalszą drogę w zawodach Wiktoryi Azarance, Caroline Wozniacki i Kai Kanepi, zatrzymując się dopiero na liderce rankingu i głównej faworytce, Serenie Williams. Był to jej pierwszy wielkoszlemowy półfinał, awansowała dzięki niemu na 30. miejsce w światowych notowaniach. W dalszej części sezonu bez sukcesów, w Nowym Jorku doszła do trzeciej rundy, wyeliminowana przez Kim Clijsters. Organizacja WTA przyznała jej nagrodę za Debiut Roku.
2011 mały|Petra Kvitová z pucharem za zwycięstwo w turnieju Wimbledon 2011 W styczniu 2011 wygrała drugi turniej WTA, w finale w Brisbane ogrywając Andreę Petković. Kilka tygodni później wyjechała z Melbourne jako ćwierćfinalistka wielkoszlemowego Australian Open. Kvitová weszła do czołowej dwudziestki rankingu gry pojedynczej i przypieczętowała dobrą formę trzecim indywidualnym triumfem. W finale w Paryżu była lepsza od światowego numeru jeden – Kim Clijsters.