Фамилия Петровка — редкий случай, когда фамилия и название населённого пункта звучат одинаково, но не обязательно происходят друг от друга. Вопреки интуиции, Петровка в роли фамилии — это не «выходец из села Петровка». Словообразовательная модель здесь иная.

Основа фамилии — имя Пётр, а суффикс -к- в отчествах и фамилиях выполнял уменьшительную или уничижительную роль. Если отчество Петрович указывало на прямого сына Петра, то Петровка — это «Петров человек», «Петров работник» или «Петров сын» в более простой, народной форме. Такие фамилии на -ка (Петровка, Ивашка, Васька) часто бытовали в крестьянской и казачьей среде, особенно в южнорусских и украинских землях, где отчество в быту могли произносить не через -ович, а через -ка: «ты чей? — Петровка».

Вторая версия, менее вероятная, но возможная: фамилия могла закрепиться за человеком, который жил в одноимённом селе или хуторе. Однако в русской ономастике фамилии по названиям сёл обычно оформлялись суффиксами -ский/-ской (Петровский) или -ин (Петровин). Петровка как фамилия — скорее прямое отчество, чем топонимическое прозвище.

Интересно, что фамилия Петровка почти не встречается в центральных и северных губерниях России, где преобладали фамилии на -ов/-ев. Основной ареал — Украина, юг России, а также среди донских и кубанских казаков, где фамилии на -ка были нормой (Сторожка, Головка, Шевченко). В XIX веке такую фамилию мог получить незаконнорождённый сын Петра, которому давали урезанное отчество вместо полного.

Сегодня фамилия Петровка остаётся редкой, почти не встречается в крупных городах. Её носители — потомки тех самых «Петровых людей», которые в документах записывались не по отчеству, а по бытовому прозвищу сына или слуги.