После окончания обучения прошла все основные направления архитектурной деятельности: проектирование интерьеров, дизайна среды, малых архитектурных форм, индивидуальных и блокированных домов, многоквартирных домов, общественных зданий, кварталов жилой застройки. С начала 2000-х гг. работала в архитектурной мастерской М. А. Мамошина главным архитектором проектов на объектах в историческом центре города.
С 2011 г. параллельно с архитектурно-проектной деятельностью начала заниматься проблемами охраны и реставрации объектов культурного наследия. Выполняла отдельные проекты реставрации, проводила работу по паспортизации памятников архитектуры. В этот период получила профессию искусствоведа, заочно окончив факультет искусствоведения Санкт-Петербургского государственного академического института живописи, скульптуры и архитектуры им. И. Е. Репина. Сочетание искусствоведения и архитектуры привело к переориентации с современной архитектуры на реставрационную деятельность и переходу на работу в НИиПИ «Спецпроектреставрация», после закрытия которого в 2014 г. перешла в ООО «Институт «Ленгипрогор». Руководила разработкой проектов достопримечательных мест в Красноярске, проекта исторического поселения Енисейск Красноярского края.
В 2017 г. совместно со студентами кафедры провела историко-культурное исследование железнодорожной станции Няндома в Архангельской области, построенной С. И. Мамонтовым как часть единого архитектурного комплекса железной дороги по проекту выпускника ИГИ Л. Н. Кекушева и И. А. Иванова-Шица (1895–1900-е гг.), разработала проект достопримечательного места «Комплекс первоначальных построек Вологодско-Архангельской линии Северной железной дороги. Станция Няндома», который был утверждён и включён в Единый государственный реестр памятников. Следующий проект благоустройства Няндомы, разработанный Н. М. Петуховой также со студентами кафедры, стал победителем Всероссийского конкурса лучших проектов комфортной городской среды в малых городах и исторических поселениях в 2020 г.
Привлекает студентов кафедры к участию в творческих конкурсах. В 2019 г. группа студентов кафедры заняла третье место на международном конкурсе по разработке концепции для развития усадьбы «Гусева полоса» (территория инновационного центра «Сколково»).
Эксперт по проведению государственной историко-культурной экспертизы, аттестованный Министерством культуры РФ.
