Фамилия Петраев образовалась от мужского имени Петрай. Оно является вариантом мужского крестильного имени Петр. В переводе с древнегреческого языка оно означает «камень». Следует отметить, что имя Петрай встречалось не только у славян, но и у марийцев. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Петрай, со временем получил фамилию Петраев.