Фамилия Петренкова — женская форма фамилии Петренков, которая образована по очень распространённой в русской ономастике модели. Мужская фамилия Петренков, в свою очередь, происходит от имени Петр через цепочку уменьшительных форм. Если кратко: предок носителя фамилии был, скорее всего, сыном или внуком человека по имени Петреня — ласково-уменьшительного варианта имени Пётр.

Словообразовательная цепочка здесь прозрачная: основа Петрен- (от Петреня) плюс типичный русский патронимический суффикс -ов, который буквально означает «чей?» — то есть «сын Петрени». Суффикс -к- в имени Петреня — один из множества уменьшительных суффиксов для личных имён в древнерусском языке (сравните: Вася — Васеня, Гриша — Гришеня). Таким образом, Петренков — это не «потомок Петра» напрямую, а потомок конкретного Петрени.

Интересно, что фамилия Петренков (и её женская форма) распространена не только в центральной России, но и заметна на юге — в Ростовской области, Краснодарском крае, а также на Украине, где суффикс -енко (Петренко) является доминирующим для фамилий. В русском же варианте Петренков окончание -ов закрепилось по общерусской модели склонения, что указывает на адаптацию исходно «южной» основы к северным грамматическим нормам. Это типичный случай, когда фамилия с украинским корнем «обрусела» в написании, но сохранила свою уменьшительную форму.

Версия о происхождении от прозвища Петреня (не от имени, а от слова «петр» в значении «камень» или от названия птицы петр — так в некоторых говорах называли петуха) маловероятна: основная масса русских фамилий на -енков восходит именно к крестильным именам, а не к прозвищам. Поэтому наиболее правдоподобно считать, что Петренкова — это «внучка Петра» через поколение уменьшительных имён.