Фамилия Петочки — редкий случай, когда суффикс указывает на географию точнее, чем корень. Окончание -их (в родительном падеже единственного числа, застывшем в форме множественного) — верный признак северных и северо-восточных русских говоров. Такие фамилии типичны для Архангельской, Вологодской, Вятской губерний и Пермского края. Они отвечали на вопрос «чьи?»: Петочки — из семьи Пето́ка или Петочка́.

Основа — Пет(р) с типичным для диалектов чередованием и уменьшительным суффиксом -ок/-очк. Получается, Петочка — это ласкательная форма имени Пётр, широко распространённая в крестьянской среде. В говорах Петра могли называть Петюком, Петруней, а в некоторых местах — Петоком. Фамилия Петочки, таким образом, означает «дети или потомки Петочки» (то есть маленького Петра).

В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые фиксировали конкретного главу семьи, форма на -их была коллективной: она закреплялась за целым родом или домом. Если в деревне жили Петочки, это значило, что все они — из одного двора, где когда-то жил Пётр или его сын Петок. Фамилия не менялась по бракам — женщина, выходя замуж, оставалась Петочки, что делало её особенно устойчивой.

Спорный момент: в украинском и белорусском языках есть слово «петок» — петух. Но для фамилии Петочки это маловероятно: суффикс -их нехарактерен для южнорусских и западнославянских фамилий. Версия с именем Пётр и северным диалектным оформлением — самая надёжная.

Фамилия осталась редкой, почти не вышла за пределы исторического ареала. Встретить её сегодня — почти наверняка услышать отголосок старых северных деревень, где Петра называли по-своему, а родовая память застыла в суффиксе.