Մահայա Պետրոսյանը ծնվել է 1970 թվականի հունվարի 3-ին, Թեհրանում։ Հայրը եղել է քաղաքացիական ինժեներ, մայրը՝ երեխաների հիգիենայի մասնագետ։ Նրա ավագ եղբայրն ու քույրն աշխատում են գիտական ոլորտում։ Նախնական կրթությունը ստացել է Ջանդարկի ֆրանսիական դպրոցում (երկլեզվյա դպրոց, որտեղ աշակերտներն առավոտյան ուսանում են ֆարսի, ցերեկը՝ ֆրանսերեն)։ Իսլամական հեղափոխությունից հետո նա գրանցվել է Ռաազի առաջնորդության դպրոցում, ապա երեք տարի ուսանել է հայկական Մարիամ դպրոցում։ Հետագայում ուսումը շարունակել է Հադաֆ ավագ դպրոցում և 1987 թվականին ստացել է դիպլոմ բնական գիտությունների բնագավառում։ Արվեստով և դերասանությամբ տարվել է ավագ դպրոցի վերջին դասարանում։ Ավագ դպրոցն ավարտելուց հետո պատրաստվել է համալսարանի ընդունելության դասընթացներին։ Մի քանի դասընթացներ է անցել Շորե Լորեցաանիի (պարս.՝ شهره لرستانی) մոտ։ Այս դասընթացներն իրենց ազդեցությունն են թողել նրա հետագա կարիերայի վրա։ Սովորել է Թեհրանի համալսարանի գեղարվեստի բաժնում։ 1994 թվականին ավարտել է համալսարանն ու Իրանյան կինոփառատոնի շրջանակում կարճ ուղևորություն ունեցել դեպի Հայաստան, 1995 թվականին 4 ամսով եղել է ԱՄՆ-ում։ 1997 թվականին մասնակցել է «Կանանց դերը ժամանակակից կինոյում» միջազգային դասընթացին, որտեղ ներկայացել է «Կանայք, սոցիալական մազոխիզմն ու բռնությունը կինոյում» զեկույցով։ 2001 թվականին Իտալիայում մասնակցել է Կուրմայորի նուար ֆիլմերի կինոփառատոնին։