Фамилия Петросян — одна из самых распространённых армянских фамилий, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса, который сразу выдаёт происхождение. Суффикс -ян (в старой орфографии -янц) — это типичный армянский патронимический показатель, означающий «принадлежащий к роду» или «потомок». В русской традиции такие фамилии часто склоняют по мужскому роду как Петросян (им. п.), но при этом женская форма остаётся неизменной. В самой Армении фамилии на -ян носят и мужчины, и женщины, но склонение по падежам там не принято.

Основа фамилии — личное имя Петрос, армянский вариант имени Пётр. Это имя восходит к греческому Петрос (камень) и вошло в армянский обиход с распространением христианства. Таким образом, Петросян буквально означает «из рода Петроса» или «сын Петроса». По модели образования фамилия ничем не примечательна: она построена по стандартной армянской схеме «имя + суффикс -ян», которая формировала фамилии у подавляющего большинства армян, начиная с позднего Средневековья.

Интересная деталь, которую редко упоминают: в армянской ономастике существует вариант фамилии с суффиксом -янц (Петросянц), который встречается в диаспоре, особенно у потомков армян, эмигрировавших в XIX веке в Российскую империю. Форма на -янц считалась более архаичной и указывала на знатное или духовное происхождение, хотя со временем разница стёрлась. В современной Армении почти все пишутся просто Петросян, а вариант с «ц» на конце стал редким и воспринимается как диалектный или исторический.

География фамилии широка: Петросяны живут не только в Армении, но и в Грузии (особенно в Джавахетии), в России, в странах Ближнего Востока и в армянских диаспорах Европы и Америки. Поскольку имя Петрос было очень популярным, фамилия получилась массовой — это аналог русских Ивановых или грузинских Мамардашвили. Никакой особой социальной или профессиональной привязки у неё нет: предки могли быть и крестьянами, и ремесленниками, и священниками. Единственное, что можно сказать с уверенностью: носитель фамилии — потомок человека по имени Петрос, и эта родовая связь закреплена в самом суффиксе.