Фамилия Петрошишин — одна из тех, что сразу выдают географию и способ образования. Она построена по модели, характерной для западных регионов: к имени Петро (западноукраинский и белорусский вариант имени Пётр) последовательно добавили два суффикса: -иш- и -ин. Первый суффикс, -иш-, в восточнославянских фамилиях встречается редко и обычно указывает на «сына» или «потомка» (сравните с польскими фамилиями на -ич). Второй суффикс, -ин, в русской традиции означает принадлежность: «чей?» — Петрошишин, то есть «сын Петрошиши» (человека по имени Петрошиша). Получается двойное указание на родство, что для русских фамилий нетипично — скорее, это влияние польской или белорусской ономастики, где цепочки суффиксов обычны.

Основа фамилии — имя Петрошиша. Это не официальная форма, а бытовое, уменьшительно-ласкательное производное от Петро. В говорах юго-западной Руси (Галиция, Волынь, Подолье) такие имена с суффиксом -иш- были распространены: Петрошиша, Иваниша, Михалиша. Они звучали как «Петрушка», но с местным колоритом. По сути, Петрошишин означает «внук Петра» или «потомок того, кого звали Петрошиша».

Географически фамилия тяготеет к западу современной Украины, особенно к Львовской и Тернопольской областям, а также к юго-востоку Польши (Холмщина, Подляшье). Встречается она и у белорусов из Брестской области. В центральной России или на севере такая модель почти не фиксируется — там преобладают фамилии на -ов/-ев или -ин без промежуточного суффикса. Если Петрошишин живёт в Москве или Сибири, его предки, скорее всего, переселились оттуда в ходе миграций XIX–XX веков.

Сословно фамилия не элитарная: её носили крестьяне и мещане, реже — духовенство (униатское или православное). Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В ревизских сказках XIX века Петрошишины записаны в основном как «малороссийские казаки» или «государственные крестьяне» западных губерний. Известных носителей, вошедших в энциклопедии, нет — фамилия осталась в тени истории, что типично для её происхождения.

Орфографический нюанс: в старых документах встречаются варианты Петрошишин и Петрошишын (через «ы»), а также Петрошишин с одним «и» в середине — Петрошишин. Последнее — результат упрощения при письме, но правильным считается двойное «и»: Петрошишин, так как оно передаёт исходную цепочку суффиксов.