Od tego czasu kolejne filmy Petzolda trafiały regularnie do konkursów czołowych europejskich festiwali filmowych. Duchy (2005) miały swoją premierę w konkursie głównym na 55. MFF w Berlinie, Yella (2007) - na 57. Berlinale, a dramat o miłosnym trójkącie Jerichow (2008) zaprezentowano na 65. MFF w Wenecji.
Największy rozgłos przyniosła Petzoldowi Barbara (2012), którą nagrodzono Srebrnym Niedźwiedziem dla najlepszego reżysera na 62. MFF w Berlinie i nominowano do Europejskiej Nagrody Filmowej dla najlepszego filmu. Obraz opowiadał historię inwigilowanej lekarki, którą władze NRD zmusiły do przeniesienia się do szpitala na głębokiej prowincji. Główną rolę zagrała, jak nietrudno zgadnąć, Nina Hoss.
Hoss była również twarzą zaprezentowanego na MFF w San Sebastián nietypowego filmu o Holocauście Feniks (2014), który zdobył tam Nagrodę FIPRESCI. W dwóch ostatnich obrazach Petzolda, Tranzyt (2018) i Undine (2020), główną rolę zagrała jego nowa muza Paula Beer. Kreacja w drugim z nich przyniosła jej Srebrnego Niedźwiedzia dla najlepszej aktorki na 70. MFF w Berlinie oraz Europejską Nagrodę Filmową.
Petzold zasiadał w jury konkursu głównego na 77. MFF w Wenecji (2020) oraz na 74.