Nació en La Paz, pero a muy corta edad se fue a vivir a Eucaliptus. Allí trabajó para una compañía norteamericana junto a su padre,^[6]​ pero él murió cuando ella era muy joven, por lo que empezó a trabajar como cocinera.^[2]​ Más tarde se casó y durante su primer matrimonio tuvo un hijo llamado José Enrique y una hija llamada Alicia.^[7]​

"Las mujeres nos organizamos así: Nos defendemos, nos gestionamos".

   - Petronila Infantes

Una de sus más conocidas demandas en 1935 fue la lucha contra la prohibición de uso del tranvía a las cholas que comercializaban productos o realizaban el trabajo de culinarias, quienes utilizaban el servicio en la ciudad de La Paz para transportar alimentos y mercadería.^[8]​ Según Infantes, la personas que defendían esta prohibición argumentaban: «que al subir [...] les rasgábamos las medias y les incomodábamos con las canastas».^[7]​^[9]​

Por otra parte la condición de la mujer en el ámbito civil y sus derechos contenía contradicciones: "por un lado se indica que la "cédula de identificación es indispensable para ejercer los derechos civiles y políticos" y, por otro, se establece que las mujeres están exceptuadas de obtener dicha cédula. Está claro que por el momento no hay posibilidades de reconocer los derechos políticos de las mujeres pero, ¿tampoco pueden ejercer sus derechos civiles?"^[10]​. La adquisición de una cédula de identidad significó una serie de anomalías para las mujeres, que las solicitaban para poder viajar al exterior, la obligatoriedad de la adquisición de la cédula, donde también existía corrupción y abuso por parte de los oficiales de policía realizando cobros excesivos, como es expresado por la propia Petronila Infantes: ""Después nos han cobrado de la prestación vial, del carnet de identidad, carnet de sanidad, por fuerza nos querían descontar. Esas cosas no queríamos pagar porque eran un medio de explotación, de sacar plata; era su negocio"^[10]​

Estas mujeres eran indígenas y mestizas, que vestían faldas tradicionales de pollera y sombreros de bombín. Muchas de las mujeres afectadas eran cholas y muchas trabajaban como cocineras, estaban cansadas de ser discriminadas y formaron el Sindicato de Trabajadoras Culinarias, compuesto exclusivamente por mujeres, como respuesta a las prácticas discriminatorias de las compañías de tranvías.^[8]​. Infantes fue una de sus miembros fundadores^[11]​^[12]​ Las compañías de tranvías tuvieron que anular la prohibición, debido a la presión pública. Sin embargo, la política no estuvo exenta de discriminación e Infantes recordó cómo en una conferencia en 1929, las mujeres de la clase alta boliviana que estaban presentes se opusieron a que las cholas hicieran una presentación.^[9]​

Debido a la publicación de Adela Zamudio: "Quo Vadis?: “Allá en tus templos donde el culto impera, ¿qué hay en el fondo? O lucro o vanidad”"^[13]​ , personajes femeninos de ideas vanguardistas quedarían excluidas, entre ellas Petronila Infantes, por la formación de la Federación Obrera Femenina FOF.

Respecto a su vida personal, "el amor entre Petronila Infantes (culinaria) y José Mendoza (carpintero), nacida en el seno de la FOL, es la historia de una epopeya entre el hostigamiento, persecución, encierro, etc.: “He tenido tres hijitas con él; he sido muy feliz. Como padre era buen padre, como esposo buen esposo, como hermano buen hermano, como amigo buen amigo. Era muy inteligente. También ha sufrido; él reclamaba para sacarme a mí y otras compañeras y yo también reclamaba para sacarle a él de la cárcel”"^[14]​

El trabajo del Sindicato de Obreras Culinarias condujo al reconocimiento de la profesión de cocinera, a la jornada laboral de ocho horas y a la provisión de guarderías gratuitas para las madres trabajadoras,^[15]​ "la universalización del descanso dominical, la jornada de 8 horas, la incorporación de las trabajadoras domésticas a la legislación social y la sustitución de la palabra “doméstica” por la de empleada de labores de casa. Pero Petronila Infantes va un paso más allá cuando plantea el amor y la unión libre, base fundamental de la liberación de las mujeres, un tema nodal de la propiedad sobre los cuerpos femeninos"^[16]​. Su modelo fue adoptado por otros sindicatos exclusivamente femeninos, como el Sindicato de Mujeres Floristas, el Sindicato de Recoveras y el Sindicato de Viajeros al Altiplano^[15]​

Fue la capacidad administrativa de Infantes la que permitió gran parte de la transformación de las doce en la Federación Obrera Femenina (FOF) en 1940.^[15]​ y se convirtió en la líder de la FOF.^[17]​ A lo largo de las décadas de 1940 y 1950, Infantes continuó coordinando el trabajo de la FOF^[17]​ En su punto álgido, la FOF estaba formada por más de sesenta sindicatos, con Infantes como figura clave.^[18]​ Cuando Infantes fue detenida mientras protestaba, su hija pequeña fue colocada en la celda de la portería con ella.^[9]​

Organizaciones sindicales contemporáneas, como la Federación Nacional de Trabajadoras del Hogar de Bolivia, reconocen a Infantes como una de sus precursoras.