Фамилия Петлевой — редкий пример, где окончание -ой не просто грамматический суффикс, а часть основы, указывающая на прилагательное в мужском роде. В русской ономастике фамилии на -ой (Петлевой, Толстой, Благовой) обычно имеют книжное или семинарское происхождение, либо же образованы от прилагательного, которое застыло в форме именительного падежа. В бытовой крестьянской среде преобладали фамилии на -ов/-ев, так что Петлевой — признак либо искусственного происхождения (из духовного сословия), либо позднего оформления фамилии в приказной или городской среде.

Основа фамилии — «петля». Слово многозначное: петля как часть одежды (петлица), как элемент вязания, как петля в столярном деле (для дверных петель) или как охотничья петля-силок. Наиболее правдоподобная версия — прозвище Петля, которое давали либо ремесленнику, делавшему петли (кузнецу, плотнику, портному), либо человеку с характерной чертой — например, кто ходил петляя, путал следы. В охотничьих регионах прозвище могли дать тому, кто промышлял силками.

Менее вероятна, но возможна связь с географическим названием: в России есть несколько топонимов с корнем «Петл-» (деревни Петлино, Петляево), но фамилия Петлевой скорее вторична от прозвища, чем от названия села. В пользу прозвищного происхождения говорит то, что фамилия встречается в разных регионах — от центральной России до Сибири, без выраженного гнезда.

С точки зрения словообразования, Петлевой — это полное прилагательное, которое склонялось по падежам: Петлевого, Петлевому. В современном быту её часто путают с фамилией Петлёв (с ударением на ё), но Петлевой сохраняет ударение на последнем слоге — это и отличает её от более массовых вариантов. Носители фамилии могли быть как крестьянами, получившими фамилию при переписи от местного писаря, так и выходцами из духовного сословия, где такие формы были нормой.

Уникальность фамилии в её прозрачной, но неоднозначной основе: «петля» даёт простор для догадок, но не позволяет свести всё к одному ремеслу или региону. Если ваш предок носил фамилию Петлевой, он, скорее всего, не был крепостным в глухой деревне — фамилии на -ой чаще встречались у людей, имевших дело с документами или живших в городах.