Фамилия Петелька — редкий пример русской фамилии, которая родилась не из отчества или профессии, а из бытового прозвища, связанного с шитьём. В её основе лежит слово «петелька» — уменьшительное от «петля». В старину так могли называть портного, особенно того, кто специализировался на мелкой работе: обмётывании петель, пришивании пуговиц, отделке одежды. Прозвище Петелька закреплялось за человеком, который славился аккуратным, скрупулёзным швом, или, наоборот, за тем, кто постоянно что-то чинил и перешивал.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Большинство русских фамилий образуется с помощью суффиксов -ов, -ин, -ский (Петров, Петин, Петровский). Петелька же — это чистая основа, застывшее прозвище в именительном падеже. Такие «простые» фамилии без суффикса встречаются нечасто и обычно указывают на то, что фамилия закрепилась в крестьянской или мещанской среде, где прозвище могли перенести на потомков без изменений, не «облагородив» его суффиксом.

Есть и вторая, менее очевидная версия. В некоторых говорах «петелькой» называли извилистый ручей или небольшую речную заводь. Тогда прозвище мог получить человек, живший у такого изгиба реки. Но эта гипотеза слабее: прозвища по микротопонимам обычно образуются через суффиксы (Заводской, Луговой), а не через уменьшительную форму.

Фамилия Петелька — редкая. В дореволюционных списках она почти не встречается, что говорит о её локальном бытовании, возможно, в южнорусских или центральных губерниях, где было развито портняжное ремесло. Сегодня её носители — это, скорее всего, потомки тех самых ремесленников, получивших фамилию по тонкой, требующей терпения работе.