Фамилия Петрошилина — женская форма, мужской вариант — Петрошилин. В её основе лежит имя Пётр, но не напрямую, а через уменьшительно-ласкательную форму Петроша. Это типичная «патронимическая» фамилия, то есть образованная от имени или прозвища отца. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Петрошилин буквально означает «сын Петроши».

Интересна здесь именно промежуточная форма Петроша. В русской народной традиции имя Пётр сокращали по-разному: общеизвестные Петя, Петруня, Петруха, но бытовали и более редкие варианты. Петроша — одна из таких форм, характерная скорее для северных и центральных говоров, где суффикс -ош- придавал имени ласковый или обиходный оттенок. Встречаются и однокоренные фамилии: Петрошин, Петрошов, Петрошев — все они образованы от тех же производных форм имени Пётр.

Фамилия не слишком распространена, но встречается в разных регионах России. Поскольку в основе лежит крестильное имя, фамилия не указывает напрямую на сословие или род занятий предка. Петрошилиными могли быть и крестьяне, и мещане, и священники — любое сословие, где давали имя Пётр. Единственное, что можно сказать с уверенностью: предок носителя фамилии приходился кому-то Петрошей — скорее всего, так звали отца или деда по имени Пётр, которого в быту называли ласково или сокращённо.