Фамилия Петорская — довольно редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Если отбросить интуитивное желание связать её с именем Пётр (что было бы слишком прямолинейно), главный вопрос упирается в основу «Петор-». В русской ономастике такой корень почти не встречается, и это сразу указывает на то, что фамилия, скорее всего, невеликорусская, а польская, западноукраинская или белорусская. Суффикс -ск- характерен для шляхетских и географических фамилий, то есть образованных от названия местности.

Самая вероятная версия — топонимическая. Фамилия Петорская могла возникнуть от названия населённого пункта вроде Петоры, Петор или Петорово. Такие топонимы есть в Польше и на западе Украины (например, село Пйотровице или Пйотрув, но в местном говоре могло звучать как «Петор»). В этом случае предок носителя фамилии был либо помещиком, владевшим этим селом, либо его уроженцем — «тот, кто из Петор». Окончание -ая указывает на женскую форму, но в историческом контексте фамилия давалась мужчине, а затем переходила по наследству.

Вторая, менее распространённая гипотеза — прозвищная. В некоторых говорах «петор» могло быть диалектным вариантом слова «петух» или производным от глагола «петорить» (путать, мешать). Однако эта версия слабее, так как не имеет широкого подтверждения в словарях русских говоров. Если бы основа была прозвищной, логичнее было бы ожидать суффикса -ин или -ов (Петорин, Петоров), а не -ск.

Примечательно, что фамилия Петорская практически не встречается в центральных и северных областях России. Её география — западные регионы бывшей Речи Посполитой: Гродненская, Волынская, Подольская губернии. В польском варианте она могла писаться как Piotorska, что при русификации потеряло «йот» и превратилось в «Петорская». Таким образом, носитель фамилии с высокой вероятностью имеет западнославянские или украинские корни, а его предки были связаны с конкретным хутором, деревней или усадьбой, название которой со временем стёрлось с карт.