Фамилия Петранкин образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей — с помощью патронимического суффикса -ин, который указывает на принадлежность к отцу или предку. В основе фамилии лежит имя Петранка — уменьшительно-ласкательная форма от канонического имени Пётр. Само имя Пётр (от греческого «петрос» — камень) было одним из самых популярных на Руси, поэтому и его производные дали жизнь множеству фамилий: Петров, Петрухин, Петраков, Петрищев и т.д.

Особенность фамилии Петранкин — в редком суффиксе -анк- в основе. Если формы Пётр, Петруха, Петряй встречались повсеместно, то Петранка — вариант более локальный. Вероятнее всего, он возник в среде, где было принято смягчать и «укорачивать» имена с помощью суффикса -анк(а), придающего оттенок фамильярности или ласки. Такие формы характерны для севернорусских и центральных говоров, где имя Петранка могло быть домашним прозвищем или именем в крестьянской среде. Соответственно, Петранкин означает «сын Петранки» или «потомок Петранки».

Есть и другая, менее вероятная версия: что в основе лежит не имя, а прозвище Петранка, данное человеку по какому-то внешнему или поведенческому признаку. Но в русской ономастике случаи, когда прозвище на -анка становилось основой для фамилии, единичны и обычно восходят к тому же имени. Поэтому первая версия — основная.

Написание фамилии устойчивое: Петранкин, с ударением, скорее всего, на втором слоге (Петранкин), как и в большинстве фамилий на -ин от двусложных основ. Варианты с буквой «о» (Петронкин) встречаются, но крайне редко и, вероятно, являются результатом ошибочной записи или диалектного произношения.

Социальный состав носителей фамилии, судя по её суффиксу и основе, — преимущественно крестьянство и мещанство центральных и северных губерний России. Фамилия не принадлежала к дворянским или купеческим родам, что подтверждается её отсутствием в родословных книгах. Встречается она нечасто, что делает её интересным объектом для локальных генеалогических исследований.