Фамилия Петроградский — редкий случай в русской ономастике, когда фамилия прямо образована от названия города, причем не древнего, а переименованного в XX веке. В 1914 году Санкт-Петербург стал Петроградом, и это имя просуществовало всего десять лет, до 1924 года. Фамилия, скорее всего, возникла именно в этот короткий промежуток или сразу после революции, когда патриотические и советские настроения порождали новые фамилии от актуальных топонимов. Человек, получивший фамилию Петроградский, мог родиться или жить в Петрограде, либо его предки взяли фамилию в честь города как символа новой эпохи.

Словообразовательная модель проста: основа «Петроград» плюс суффикс -ск-, типичный для фамилий, указывающих на географическое происхождение (сравните: Московский, Тверской, Рязанский). Суффикс -ий — стандартное фамильное окончание. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто означали принадлежность отцу (сын Петра), форма на -ский подчеркивает связь с местом, а не с личным именем. Поэтому Петроградский — это не «сын Петрограда», а «выходец из Петрограда» или «имеющий отношение к Петрограду».

Интересно, что фамилия не могла возникнуть раньше 1914 года, так как города с таким названием не существовало. Это отличает её от фамилий вроде Петербургский или Петровский, которые имеют более глубокие корни. Если Петроградский не является поздним советским новообразованием, то, возможно, это искусственная фамилия, данная при смене документов или получении паспорта в 1920–1930-е годы, когда многие меняли «мещанские» фамилии на «революционные». В таком случае, предок мог сознательно выбрать это имя, чтобы подчеркнуть свою связь с бывшей столицей и новым строем.

Однокоренные фамилии — Петроградцев, Петроградкин — встречаются ещё реже. Фамилия Петроградский почти наверняка не имеет отношения к духовенству (семинарские фамилии чаще образовывались от названий церковных праздников или латинских корней) и к дворянству. Это типичная «географическая» фамилия советского периода, которая закрепилась за небольшой группой людей. В современных базах данных она встречается крайне редко, что делает её своеобразным маркером истории XX века, застывшим в паспорте.