Petsch nasceu em 18 de agosto de 1994 e cresceu em Port Orchard, Washington. Os pais dela são originários da África do Sul e isso fez com que ela passasse os primeiros dez anos de sua vida dividindo seu tempo entre a África do Sul e Washington. Petsch tem um irmão, Shaun. Aos três anos de idade, desenvolveu uma paixão pela dança e começou a dar aulas de dança e, dois anos depois, aulas de teatro.
Ela frequentou a Escola de Artes de Tacoma e se mudou para Los Angeles logo depois de se formar.
Petsch apareceu em uma campanha publicitária nacional para a Coca-Cola em 2014. Em fevereiro de 2016, ela foi escalada para interpretar Cheryl Blossom em Riverdale da The CW, tendo sido contratada para o papel desde o final de 2015 após conhecer o diretor de elenco, que estava trabalhando em Legends of Tomorrow no período. A série começou a ser filmada em setembro daquele ano e estreou em 26 de janeiro de 2017. Em março de 2017, ela se juntou ao elenco do filme Polaroid.Em abril de 2018, colaborou com a empresa de óculos de sol Privé Revaux e lançou sua própria coleção de óculos de sol. Fora da atuação, Petsch tem um canal no YouTube, afirmando que a inspiração para começar um foi para que os fãs pudessem conhecer ela de verdade fora do mundo de atuações.
