Научните интереси и изследвания на Надя Петрова са в областта на стволовите клетки и асистираните репродуктивни технологии, като към момента е работила с хематопоетични стволови клетки от умбиликална кръв, мезенхимни стволови клетки от различни източници, овариална тъкан и клетки, обработка на гамети. В началото на 2020 г. е защитила дисертационен труд на тема „Изолиране и характеризиране на овариални стволови клетки”.