Фамилия Петропавловский — одна из тех, что образована от имени христианского праздника или посвящения храма. В основе лежит двойное имя Пётр и Павел, а точнее — праздник Петра и Павла (29 июня по старому стилю) или церковь, освящённая в честь этих апостолов. Такие фамилии обычно давали выпускникам духовных семинарий. Если семинарист не имел наследственной фамилии или его собственная казалась неблагозвучной, ему могли присвоить фамилию по названию храма, где он служил или откуда родом. Петропавловский — типичный случай «искусственной» семинарской фамилии, хотя не исключено, что её мог получить и крестьянин, переселившийся из села с названием Петропавловка или Петропавловское.

Суффикс -ский указывает на принадлежность или происхождение, что характерно для фамилий духовенства и дворянства. В крестьянской среде такие фамилии встречались реже, но если человек переезжал из деревни Петропавловки, его могли записать Петропавловским — по месту прежнего жительства. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые образуются от прозвищ или имён отца, модель на -ский чаще связана с географическим объектом или административной единицей.

Интересная деталь: фамилия Петропавловский встречается в двух основных вариантах написания — с одной «с» (Петропавловский) и с двумя (Петропавловский). Двойное «с» — результат опечатки или позднейшего искажения, но в некоторых документах XIX века оно фиксируется. Поскольку в основе лежит прилагательное от «Петропавловск» или «Петропавловка», норма — одна буква «с». Однако ошибочное удвоение встречается настолько часто, что оба варианта можно считать равноправными в бытовом употреблении.

Социальный состав носителей фамилии был пёстрым. В XIX веке Петропавловские встречаются среди мещан, купцов и духовенства. В дворянских родословных книгах эта фамилия почти не фиксируется — слишком прозрачная и «географическая», чтобы быть пожалованной за заслуги. Зато в списках студентов духовных академий Петропавловские — обычное дело. Например, в Киевской духовной академии середины XIX века на курсе могло учиться по два-три Петропавловских одновременно, и это не родственники, а просто выпускники разных семинарий, получившие одинаковую фамилию от своих храмов.

Споров вокруг происхождения фамилии почти нет. Версия о связи с двойным именем Пётр+Павел настолько очевидна, что альтернативные гипотезы (например, от прозвища Петропавл, обозначавшего человека с двойным характером) несерьёзны и не подтверждаются источниками.