Фамилия Петровыч — редкий случай, когда отчество застыло в форме, почти не тронутой русской фамильной традицией. В ней нет суффикса -ов или -ин, которые превращают «чей сын» в «чья семья». Петровыч — это буквально «сын Петра», причём в той самой форме, которая в старом русском быту была повседневным обращением к человеку по отцу (Иван Петров сын, сокращённо — Ива́н Петро́вич). Но фамилией такое отчество стало не в центральной России, а скорее на землях, где польское или украинское влияние смешивалось с великорусским.

В польской ономастике суффикс -ич (-wicz) — основной способ образования фамилий от имён (Mickiewicz, Sienkiewicz). В русской же среде фамилии на -ич встречаются в основном у потомков духовенства (Гаврилович, Данилович) или у выходцев из Беларуси и Украины. Петровыч мог закрепиться в семьях, которые долго жили на стыке культур — например, в Смоленской, Могилёвской или Черниговской губерниях, где «петрович» из отчества превратилось в наследственное прозвание. Другая версия: фамилию могли дать в семинарии — сыну священника Петра, но тогда чаще писали Петровицкий или Петровский.

Основа здесь прозрачна: имя Пётр (от греческого πέτρα — «камень»). В христианском мире это одно из ключевых имён, поэтому и фамилий от него десятки: Петров, Петраков, Петрухин, Петрищев. Петровыч выделяется тем, что сохранил архаичную патронимическую форму без переоформления. Носитель такой фамилии в XIX веке, скорее всего, был либо из непривилегированного сословия, где отчества ещё не стали фамилиями по указу, либо из среды, где польский канцелярский язык влиял на запись.

Ударение в фамилии, судя по живому произношению, падает на последний слог — Петровы́ч, хотя по правилам отчеств ударение обычно на втором слоге (Петро́вич). Это лишний раз указывает на то, что фамилия осознавалась как самостоятельное слово, а не как форма отчества.