Фамилия Петькова образована от мужского имени Петька — просторечной формы канонического имени Пётр. В основе фамилии лежит не полное церковное имя, а его бытовая, народная версия, что указывает на непринуждённую речевую среду, в которой закреплялось прозвание. Такая модель — от усечённой или уменьшительной формы имени с суффиксом -к- — типична для восточнославянских фамилий: Петьков, Васьков, Митьков, Кузьков. Суффикс -ов присоединялся к основе, отвечая на вопрос «чей?», то есть Петьков — сын Петьки.

Интересно, что фамилия Петькова (женская форма) встречается заметно реже, чем мужская Петьков. Это объясняется не столько редкостью самого прозвания, сколько тем, что в официальных документах до XX века женские фамилии фиксировались преимущественно как производные от мужских. В современных телефонных справочниках и базах данных Петькова чаще всего встречается в центральных и южных областях России, а также в Беларуси и на востоке Украины — регионах, где имя Пётр и его производные традиционно были популярны.

Ономасты (в частности, Б. Унбегаун в «Русских фамилиях») относят подобные образования к патронимическим, то есть указывающим на отца. Однако есть и другая версия: в некоторых говорах «петька» могло быть прозвищем человека, который любил петь, — от глагола «петь». Эта гипотеза менее вероятна, потому что суффикс -к- в прозвищах от глаголов встречается редко (обычно образуются формы вроде «Певун» или «Певцов»), а для имени Пётр форма Петька — самая естественная и документально засвидетельствованная. Таким образом, почти наверняка Петькова восходит к имени, а не к занятию.

Фамилия недворянская: суффикс -ов и просторечная основа выдают крестьянское или мещанское происхождение. В дореволюционных метрических книгах Петьковы часто записаны как государственные или помещичьи крестьяне, реже — как мещане. Никаких известных дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что тоже подтверждает её «народный» характер.