Ирина Петруничева родилась в городе Сокол Вологодской области. Она училась актерскому мастерству в Петербурге в ЛГИТМИКе. После окончания в 1999г. поступила в труппу театра «Модернъ» в Москве. Спустя 2 года осенью 2001г. поступила в театр «Вернисаж», где играет в спектаклях «Мария Тюдор» по Виктору Гюго (Джейн), «Старая фабула» Петра Гнедича (Мария Никитична) и «Профессия миссис Уоррен» Бернарда Шоу, идущей под названием «Тайна ее бизнеса» (Виви). Весной 2004г. в театре «Вернисаж» она сыграла в премьерном спектакле «Свадьба» Ли Ган Пека, режиссера Ким Ван Сок из Южной Кореи.
Ирина Петруничева снималась в нескольких фильмах на телевидении, включая «Возвращение Мухтара», «Ликвидатор», «Поздний ужин» и в фильме Владимира Досталя «Стилет». Ее дебют в большом кино состоялся в 2003г. в фильме Григория Илугдина «Реприза», в роли Симы Соломоновны.
В спектакле «Аристон» Ирина Петруничева играет роль Антигоны.