Фамилия Петанина — женская форма, а разговор о ней стоит начать с мужского варианта: Петанин. Эта фамилия образована по очень простой и распространённой модели: к основе, в данном случае к прозвищу или имени Петана, добавили суффикс -ин, который в русских фамилиях означает принадлежность («чей?» — Петанин сын, Петанина дочь). Суффикс -ин характерен для фамилий, образованных от слов на -а/-я.

Основа Петана — это уменьшительно-ласкательная форма от канонического имени Пётр. В русской народной традиции имя Пётр давало целый веер производных: Петя, Петька, Петруня, Петруха, а также Пета и Петана. Форма Петана встречается в северных и сибирских говорах, где было принято «аканье» и смягчение согласных, превращавшее «Петя» в «Пета». Таким образом, Петанины — это потомки человека, которого в быту звали Петаной, то есть Петром.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с диалектным словом «петан» или «петать». В некоторых областях «петать» означало «бить, колотить» (ср. «петух» — боевая птица), или же «петаться» — «бороться, возиться». Если так, то прозвище Петана мог получить человек драчливый или непоседливый. Однако эта версия уступает первой по распространённости: подавляющее большинство русских фамилий на -ин восходит к именам, а не к глаголам.

Фамилия редкая, географически привязана к северу России и Уралу. Встречается в Архангельской, Вологодской областях и в Пермском крае. В этих регионах имя Пётр в форме Петана было особенно употребительно в XVI–XVII веках, когда и начали массово закрепляться фамилии. Сословный состав носителей — скорее всего, крестьяне и посадские люди, так как дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не значится.