Фамилия Петродивореко — редкий случай, когда в одной основе сплелись имя и географическая характеристика. Она явно образована по модели, типичной для украинских или южнорусских фамилий: от прозвища, состоящего из двух корней. Первая часть — «Петро» (украинская или южнорусская форма имени Пётр). Вторая — «дивореко», что можно прочитать как «диво реко» или «диво-реко», где «диво» значит «чудо», а «реко» — устаревшая или диалектная форма слова «река» (сравните с украинским «ріка»). Таким образом, прозвище могло означать «Пётр, живущий у дивной (чудесной, красивой) реки» или «Пётр-чудо-река» — образное именование человека, связанного с рекой.

Словообразовательный суффикс -о (в конце фамилии) характерен для украинских фамилий на -о, которые часто закреплялись как прозвища без дополнительных патронимических суффиксов (сравните: Шевченко, Коваленко). В этом плане Петродивореко стоит в ряду фамилий-композитов, где личное имя сливается с описанием местности или занятия. Менее вероятна, но возможна версия, что «дивореко» — искажённое «Дівріка» (Дів-ріка) или «Дівореко», но написание через «диво» говорит о сознательном выборе корня «диво».

Географически фамилия почти не встречается в современных базах данных — это указывает на её крайнюю редкость или угасание. Возможно, она бытовала в сёлах центральной Украины или в казацкой среде, где прозвища часто давались по приметным местам. Носитель фамилии, скорее всего, происходил из семьи, где предка звали Петром и он жил у реки, поражавшей красотой или необычностью (например, с порогами, излучиной, чистой водой). Фамилия могла закрепиться за целым родом, переселившимся от той реки.

С точки зрения социального контекста, такие «составные» фамилии редко встречаются у дворянства — они типичны для крестьян и казаков, где прозвище фиксировало бытовую деталь. Если искать аналоги, можно вспомнить фамилии вроде Доброреко или Мирореко, где вторая часть тоже указывает на реку. Петродивореко — не просто сумма имени и слова, а образная характеристика, которая в XIX веке могла превратиться в официальную фамилию при переписях.