Фамилия Петрокушин — редкий случай, когда в основе лежит не одно, а сразу два личных имени. Она образована от двух имён: Пётр и Кузьма (в народной форме Ку́ша). Скорее всего, предка звали Петрокуша — это составное имя, которое давали в крестьянской среде в XVI–XVII веках. Такие двусоставные имена (например, Вавила-Иван, Степан-Фёдор) встречались в документах того времени: их давали, чтобы «защитить» ребёнка или в честь двух святых сразу. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Петрокушин, то есть сын или потомок Петрокуши.

Модель образования у фамилии нестандартная. Обычно фамилии на -ин образуются от имён, оканчивающихся на -а или -я (Гаврила — Гаврилин, Кузьма — Кузьмин). Здесь второй корень — Куша (уменьшительное от Кузьма), и он даёт суффикс -ин. Первая часть — Пётр — остаётся без изменений. Получается, что фамилия склеена из двух основ, но грамматически оформлена по правилам второго корня. Это редкий тип для русских фамилий; чаще встречаются сложные фамилии на -ский (Петрокушинский) или с соединительной гласной (Петрокушин — без гласной, что тоже необычно).

Географически фамилия тяготеет к северо-западу России. По данным современных телефонных справочников и архивов ЗАГС, основная масса Петрокушиных живёт в Псковской и Новгородской областях, а также в Санкт-Петербурге. Это косвенно подтверждает, что фамилия возникла в зоне новгородских земель, где были распространены составные имена и уменьшительные формы на -уша (Антуша, Ватуша, Петруша). В южных регионах России фамилия почти не встречается.

Возможна и другая, менее правдоподобная версия: что Петрокушин — это «испорченное» Петрокузьмин, где Кузьмин редуцировалось до Кушин. Но она слабая: в документах XVII века нет примеров такого сжатия, а составное имя Петрокуша зафиксировано в писцовых книгах. Поэтому версия с двумя именами — основная.

Сословно фамилия почти наверняка крестьянская. Дворянские роды с таким окончанием (-ин) обычно вели происхождение от боярских фамилий (Пушкин, Репнин), но Петрокушин в «Бархатной книге» и других родословных списках не значится. Это фамилия, которая возникла в среде, где давали прозвища-обереги из двух имён, и закрепилась в документах после отмены крепостного права, когда крестьянам массово записывали фамилии по отцу или деду.