Marlis Petersen (Sindelfingen, 3 februari 1968) is een Duitse operazangeres.
Marlis Petersen leerde piano spelen in 1975 en fluit in 1980 en won enkele pianowedstrijden waardoor ze de stap zette om zich in te schrijven aan het conservatorium van Stuttgart. In 1984 sloot ze zich aan bij het kerkkoor in Tuttlingen. Ze studeerde er af in 1988 in fluit, dans en zang. Tussen 1993 en 1998 is ze verbonden aan de Opera van Nuremberg.
Van 1998 tot 2003 was ze aan de slag bij het Deutsche Oper am Rhein, waar ze voornamelijk zong in opera's van Mozart en Strauss.
Petersen was ook te zien op de podia van Wenen, Salzburg, München, Londen, Parijs, Genève en Monte Carlo en staat ook bekend om haar vertolking van de veeleisende titelrol in Alban Bergs Lulu in tien producties over de hele wereld. Het leverde haar eerste keer de titel van Zangeres van het jaar op.
Sinds 2009 woont ze in Athene, Griekenland.
Naast haar operarollen staat Petersen bekend om haar uitvoeringen in werken van Johann Sebastian Bach met dirigenten Ton Koopman en Helmuth Rilling en om haar liedrecitals met pianist Jendrik Springer. Ze zong de titelrol in de première van de Aribert Reimann-opera Medea bij de Weense Staatsopera in 2010. In 2017, 2018 en 2019 kwamen er ook enkele cd's uit met onder andere muziek van Schuman.[3]