Фамилия Петлева — редкий пример русской фамилии, образованной не от имени или профессии, а от прозвища, в основе которого лежит бытовой предмет. Прозвище Петель, от которого она произошла, восходит к нарицательному слову «петля» — так называли нитку или верёвку, сложенную мочкой, а также дверную навеску или хитросплетение следов. Точного ответа, за что именно предок получил такое прозвище, нет, но ономасты предлагают несколько правдоподобных версий.

Первая гипотеза связывает прозвище с военной службой. В старину петли на мундире служили не только застёжками, но и знаками отличия: нашивные петли из галуна или шнура могли указывать на чин или заслуги. Солдата или офицера, чей мундир был богато украшен такими петлями, товарищи могли прозвать Петлем. Версия спорная, но имеет право на существование, поскольку прозвища часто отражали внешнюю деталь облика человека.

Более устойчивой выглядит профессиональная версия. Петлем могли называть ремесленника, который ковал или прилаживал дверные петли-навески. В русских говорах слово «петля» в этом значении было широко распространено, а мастеров, работавших с металлом и деревом, нередко именовали по орудию труда или изделию. Тогда фамилия Петлева указывает на род занятий предка, что типично для русских фамилий, возникших из прозвищ.

Третья, менее очевидная версия отсылает к охотничьему промыслу. Петлёй называли запутанный, закольцованный след зверя, а также силок для ловли дичи. Охотника, умевшего распутывать такие следы или ставившего петли-ловушки, могли прозвать Петлем. Эта гипотеза объясняет прозвище через ремесло, но встречается реже, чем версия с дверными петлями, поскольку требует узкого диалектного контекста.

Фамилия Петлева закрепилась за потомками человека по прозвищу Петель по типичной для русского языка модели: к основе добавили суффикс -ев, указывающий на принадлежность роду. Такой способ образования характерен для фамилий, возникших из прозвищ, и встречается повсеместно, без привязки к конкретному региону. Встречается и мужской вариант — Петлев, тогда как Петлева — форма женской линии рода.

Стоит отметить, что фамилия редкая и не попала в массовые справочники русских фамилий, поэтому проследить её географию по документам сложно. Можно лишь предположить, что она бытовала там, где слово «петля» имело хождение в быту и ремёслах — в центральных и северных губерниях России. Отдельных известных носителей фамилии в истории не зафиксировано, что типично для прозвищных фамилий, которые часто оставались в пределах одной местности или даже одной семьи.