Фамилия Петькина — женская форма фамилии Петькин, а та, в свою очередь, образована от мужского имени или прозвища Петька. В основе лежит просторечная форма крестильного имени Пётр (от греческого petros — «камень, скала»). Петька — это не просто уменьшительное, а бытовой, народный вариант, который в дореволюционной России был распространён в крестьянской и мещанской среде гораздо шире, чем полное имя.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?» — Петькин, то есть сын Петьки). Такая форма чаще всего закреплялась за людьми, чей отец или дед носил это имя в обиходе. В документах XVII–XVIII веков, когда фамилии только начинали закрепляться, форма Петька фиксируется повсеместно: от северных погостов до южных слобод.

Интересна неоднозначность прозвищной основы. Петькой могли назвать не только по имени. В русских говорах слово «петька» иногда означало «петух» (от звукоподражания «петь»), а в некоторых регионах — запевалу, заводилу в хороводах. Если предок не носил имени Пётр, фамилия могла закрепиться за крикливым, голосистым человеком или за тем, кто постоянно запевал песни. Обе версии имеют равное право на существование, но первая (от имени) статистически вероятнее: имя Пётр было одним из самых популярных на Руси.

Фамилия Петькина не относится к редким, но и не входит в первую сотню распространённых. Она встречается в основном в центральных областях России, на Средней и Нижней Волге, а также в Сибири, куда её занесли переселенцы. Дворянской эта фамилия никогда не была — это стопроцентный признак крестьянского или посадского происхождения. В метрических книгах XIX века Петькины чаще всего записаны как государственные крестьяне, реже — как мещане уездных городов.

С точки зрения ударения, в фамилии оно всегда падает на первый слог: Пе́тькина. Это отличает её от возможной, но не закрепившейся в норме формы с ударением на второй слог (Петькина́), которая звучала бы как отчество от женского имени Петька.