Фамилия Петроченков — это развёрнутое отчество, которое указывает на предка по мужской линии сразу через два поколения. Если идти от конца к началу, цепочка выглядит так: Петроченков — сын Петроченко и внук Петрока. Такая модель образования — редкость, и именно она делает фамилию особенной среди множества других «петровских» фамилий.

В основе лежит имя Пётр, которое пришло на Русь вместе с христианством из древнегреческого языка, где означало «камень, скала». Но если от полной формы имени образовались фамилии Петров и Петрухин, то здесь мы видим уменьшительно-ласкательную форму Петрок. На Руси такие формы с суффиксом -ок (-ко) были широко распространены в бытовом общении: Петрок, Митрок, Иванок. Сначала от имени Петрок возникло отчество первого порядка — Петроченко (по аналогии с тем, как от Данилы получали Данилченко). А уже от него, по законам русской грамматики, образовалось отчество второго порядка — Петроченков, то есть буквально «внук Петрока».

Фамилии с основой Петр- — одни из самых популярных у славян. Это неудивительно: имя Пётр носили апостолы, цари и множество простых людей. Однако вариант Петроченков встречается заметно реже, чем Петров. Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским землям, где форма Петрок и модель отчеств на -енко были особенно живыми. Позже, при переселении на север и восток, фамилия закрепилась в том виде, в каком мы знаем её сейчас.

Интересно, что суффикс -енко в составе Петроченков выдаёт украинское или белорусское влияние. В великорусских говорах чаще использовали бы форму Петрочков. А вот двойное «отчество в отчестве» — черта, характерная для фамилий, которые окончательно оформились не в XVI–XVII веках, а чуть позже, когда к уже готовому отчеству добавили ещё один патронимический суффикс. Так что предки носителей фамилии, скорее всего, были людьми незнатными, но уважаемыми в своей общине — крестьянами или посадскими, чьё имя записали в переписные книги с полной родовой родословной.