Petronila dijodohkan dengan Ramón Berenguer IV pada usia dua tahun. Kontrak pernikahan itu ditandatangani di Barbastro pada tanggal 11 Agustus 1137, menjadikan Petronila sebagai ahli waris mahkota Aragon, yang apabila ia meninggal tanpa keturunan akan diwariskan kepada Ramón Berenguer dan keturunannya yang kemungkinan ia miliki dengan istri lainnya.
Sepertinya ia kembali ke Aquitaine setelah kelahiran putrinya, karena namanya tidak muncul pada dokumen-dokumen Aragon selama masa pemerintahan putrinya.