Фамилия Петроптольская — редкий случай, когда написание почти полностью совпадает с произношением, но при этом скрывает неочевидную основу. На первый взгляд кажется, что перед нами вариант фамилии Петропавловская, где «птол» — искажённое «павел». Но это не так. В основе лежит название греческого города Птолемаида (Ptolemais), которое через книжную традицию попало в русские семинарские фамилии. Суффикс -ск- указывает на типичную модель образования от географического названия: «Птолемаида» → «птолемаидский» → «Петроптольский». Буква «е» в начале — результат народной этимологии: её «подтянули» под привычное имя Пётр, чтобы фамилия звучала понятнее и благозвучнее.

Такие фамилии давали в духовных училищах и семинариях XVIII–XIX веков. Священники, меняя фамилию при поступлении, нередко брали звучные, книжные варианты, связанные с библейской или раннехристианской географией. Птолемаида — древний портовый город в Палестине (современный Акко), упоминаемый в Новом Завете. Выпускник, получивший фамилию Петроптольский, скорее всего, происходил из семьи причетника или дьячка, а его собственная фамилия до семинарии была простой, вроде Иванов или Попов.

Встречается фамилия крайне редко, в основном в центральных и северных губерниях России, где семинарские традиции были сильны. Вариант с двумя «т» — Петроптольский — более устойчив, чем с одной, так как отражает греческое написание (Ptolemaios). В современных справочниках фамилию иногда путают с Петропавловской, но ономастический анализ уверенно разделяет эти линии: первая от апостолов Петра и Павла, вторая — от античного города и эллинистического имени.

Носителей фамилии мало, и в открытых источниках почти нет известных исторических фигур с такой фамилией. Это не делает её менее ценной: за каждым Петроптольским стоит конкретная история — скорее всего, история человека, который в XIX веке сменил крестьянское или мещанское прозвище на учёное, книжное, чтобы выделиться среди однокурсников.