Фамилия Петруленкова — одна из тех, где суффикс выдаёт географию и социальный слой с головой. Она образована по редкой для русских фамилий модели: основа Петруленк- плюс окончание -а. Суффикс -енк- типичен для украинских и южнорусских фамилий (Петренко, Шевченко), а окончание -а — женская форма, которая закрепилась в русском быту как указание на принадлежность к роду. То есть Петруленкова — это буквально «жена или дочь Петруленка». Мужской вариант — Петруленков, который на Украине звучал бы скорее как Петруленко без окончания, но на русской почве фамилию «обрусили», добавив -ов.

Основа фамилии — Петруленк — восходит к уменьшительно-ласкательной форме имени Пётр. В украинской традиции суффикс -енк- образует патронимы (отчества) и фамилии со значением «сын такого-то». Петруленко — «сын Петрули», то есть маленького Петра, Петруши. Петруля — это разговорный вариант имени Пётр, характерный для западнорусских и украинских говоров. Таким образом, прямой предок носительницы фамилии был, скорее всего, человеком по имени Пётр, которого в быту звали Петруля, а его сына окрестили Петруленком. Дочь или жена этого Петруленка и получила прозвание Петруленкова.

Географически фамилия тяготеет к южным и центральным областям России, граничащим с Украиной: Курская, Белгородская, Воронежская области. Там модель на -енко встречается особенно часто, и переход в -енков — обычное явление при записи фамилий в русских документах XIX века. Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о её локальном происхождении: скорее всего, она закрепилась в одном-двух сёлах и не получила широкого распространения.

Сословно фамилия указывает на крестьянскую или мещанскую среду. Патронимы на -енко в XVII–XIX веках были типичны для казачества и свободных крестьян юга России, которые не имели наследственных дворянских фамилий. Петруленковы, судя по всему, были простыми людьми, чья фамилия образовалась естественным путём — от имени деда или отца, без участия администрации или помещика.

Однокоренные фамилии — Петруленко, Петрулин, Петрулькин, Петрушин. Все они ведут к одному корню, но суффикс -енк- в Петруленковой — самый редкий и самый «южный» из них. Если Петрулин или Петрушин могли возникнуть где угодно в России, то Петруленкова почти наверняка родом из украинского пограничья.