Фамилия Петровина — редкий случай, когда женская форма закрепилась в качестве родового имени, а не только как обозначение супруги или дочери Петрова. В русской традиции фамилии на -ин в основном образовывались от основ на -а/-я: Петровина — это именно женский вариант, но не от мужского Петров, а напрямую от имени Петр через притяжательное прилагательное «Петровина» (жена или дочь Петра). Однако в документах XVIII–XIX веков такая форма могла закрепиться за целым родом, если перепись фиксировала семью по матери-вдове или по женской линии хозяйства.

Основа фамилии — каноническое имя Пётр (от греческого πέτρος — «камень, скала»). Суффикс -ин указывает на принадлежность: Петровина буквально значила «та, что относится к Петру». В отличие от массовой фамилии Петров, где суффикс -ов присоединялся к основам на твёрдый согласный, форма Петровина сохранила более архаичный и менее распространённый способ словообразования.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным регионам России, особенно к бывшим новгородским землям и Вологодчине, где женские фамилии на -ина иногда становились основными для целых крестьянских родов из-за особенностей местного говора и порядка записи в ревизских сказках. Встречается она и на Урале, но значительно реже.

Можно предположить, что предок-носитель фамилии был либо сыном Петра, но запись пошла от матери (Петровина — вдова Петра), либо сама форма фамилии — результат диалектной черты, когда окончание -ина воспринималось как родовое, а не только женское. В любом случае, Петровина — не случайное искажение, а полноценная фамилия, возникшая в живой народной речи.