Фамилия Петляковская — редкий пример фамилии, где географическое происхождение почти наверняка перевешивает личное прозвище. Она образована по типичной для польской и западнорусской шляхты модели: от названия места с суффиксом -ск-/-цк- и окончанием -ая, указывающим на принадлежность к роду или владению. Основа здесь — «Петляково» или «Петляков». Так могли называть село, деревню или хутор, владельцем или выходцем из которого был первый носитель фамилии.

Корень «Петл-» почти наверняка восходит к личному имени Пётр через его уменьшительную форму. В русских говорах «Петля» — не только петля для ловли, но и распространённое просторечное сокращение от имени Пётр (ср. Петруня, Петряй, Петька). Таким образом, Петляково — это «место, где живут Петли», то есть потомки или люди Петра. Суффикс -як- в основе (Петляк) тоже характерен для западнорусских и украинских земель: он образовывал прозвища и названия жителей (ср. поляк, сибиряк). Петляк — человек, имеющий отношение к Петру, либо сам Пётр в ласкательной форме.

География фамилии подсказывает, что искать исходное село стоит на территории бывшей Речи Посполитой — в современных Беларуси, западной Украине или на Смоленщине. Фамилии на -ский/-цкий в этой среде часто указывали на дворянское происхождение, но не обязательно: крестьяне тоже могли получить фамилию по названию деревни, откуда их переселили. В XIX веке фамилия встречается в Волынской и Минской губерниях, что подтверждает её западнорусские корни.

В отличие от фамилий Петров или Петрухин, которые прямо указывают на отца, Петляковская прошла более длинный путь: имя Пётр → прозвище Петля/Петляк → название деревни Петляково → фамилия владельца или жителя этой деревни Петляковский → женская форма Петляковская. Для женщины эта фамилия могла означать «жена Петляковского» или «дочь Петляковского», а для мужчины (Петляковский) — «тот, кто из Петлякова». Исходная мужская форма встречается реже, но именно она является первичной.