Фамилия Петропалова — одна из тех, где суффикс -ов- указывает на принадлежность, а основа — на имя отца. Перед нами типичная «отчествообразная» фамилия, но с редкой особенностью: она образована не от полного канонического имени, а от его народной, разговорной формы. Мужской вариант — Петропалов — в старину означал «сын Петропала». Само же имя Петропал — это славянское стяжение двух крестильных имён: Пётр и Павел. Такие составные имена (Петропавл, Петропал) давали в честь церковного праздника Петра и Павла (29 июня по старому стилю) или просто для того, чтобы «закрепить» за ребёнком защиту двух апостолов сразу.

В русской ономастике эта модель — редкий случай, когда в основе лежит двойное имя, а не прозвище или профессия. Для сравнения: похожие фамилии Ивано-Франков, Марья-Магдалинин или Анно-Петровский встречаются, но в основном у духовенства, где была традиция давать «парные» семинарские фамилии. Однако Петропалов — не семинарская, а народная: суффикс -ов- вместо -ский- выдаёт крестьянское или мещанское происхождение. То есть предок носителя фамилии был не поповичем, а простым человеком, которого в быту звали Петропалом — либо в честь праздника, либо потому что его самого крестили с двумя именами (такое практиковали, чтобы «обмануть» нечистую силу или укрепить здоровье).

Географически фамилия Петропалова встречается редко, преимущественно в южнорусских и украинских областях, а также в казачьей среде на Дону и Кубани. Это объяснимо: именно там двойные имена-обереги были особенно распространены. Вариант с окончанием -ова (женский род) закрепился за женщинами по правилам русской грамматики, но исторически фамилия всегда передавалась по мужской линии. Если искать однокоренные фамилии, то стоит вспомнить Петропавловский (семинарская, «высокая» форма) и Петропавлов (от полного имени Петропавл, без сокращения). Петропалова — самая краткая и бытовая из них, что прямо указывает на её простонародные корни.