Фамилия Петроченка звучит на слух как украинская, и это первая и главная зацепка. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев или -ин, форма на -енка (с ударением на последний слог) — яркий маркер восточноукраинского, преимущественно черниговского или полтавского происхождения. В официальных документах Российской империи такие фамилии часто русифицировали, меняя окончание на -енко, но исходный вариант Петроченка сохранился там, где запись вели «на слух» или человек сам настаивал на точном произношении.

Основа фамилии — имя Пётр. Но не сам Пётр, а его производная форма Петрочок или Петрочка. Суффикс -енк- в украинской ономастике выполняет сразу две функции: указывает на «малого» (сына, потомка) и одновременно на принадлежность. То есть Петроченка — буквально «маленький Пётр» или, точнее, «Петров сын», «тот, кто из рода Петра». Это типичная патронимическая модель, которая в XVI–XVII веках закрепилась как наследственная фамилия у казаков и мещан Левобережной Украины.

Интересная деталь: написание через «а» на конце (Петроченка) вместо привычного «Петроченко» встречается реже. В украинском языке форма на -а может быть как именительным падежом (хто? Петроченка), так и родительным (кого? Петроченка), но в фамилиях она чаще всего фиксировала именно именительный — «такой-то человек». В современных русских говорах южных областей России (Курская, Белгородская, Воронежская) тоже встречаются фамилии с таким окончанием, что говорит о смешанном населении и миграции украинских крестьян в XVII–XVIII веках.

Род занятий предка, скорее всего, не отражён в фамилии — она чисто именная. Носитель фамилии Петроченка мог быть казаком, крестьянином или мещанином, но социальный статус не выводится из корня. Однако если смотреть на ареал бытования, то в реестрах Запорожского войска встречается множество фамилий на -енко, так что казацкие корни вполне вероятны.

По сравнению с однокоренными фамилиями (Петров, Петренко, Петриченко) форма Петроченка стоит особняком: она не самая распространённая, но и не редкая. Её «украинскость» подчёркнута именно окончанием, которое в русском языке воспринимается как чужеродное, что нередко приводило к ошибкам в документах — человека могли записать как Петроченко, а он поправлял.