Оно ведет свое начало от названия города Петербург (Санкт-Петербург). Видимо, предок обладателя этой фамилии, жил в Санкт-Петербурге или его окрестностях, за что и получил прозвище Петербургская. В результате, потомок человека, обладающего прозвищем Петербургский, со временем получил фамилию Петербургская.