Фамилия Петруньеин — редкий пример, показывающий, как в русской ономастике сталкиваются два разных способа образовать фамилию от одного корня. На слух она звучит как типичная фамилия на -ин, но на деле в её основе лежит суффикс -еин, который встречается значительно реже, чем привычные -ов/-ев или -ин.

В основе фамилии лежит имя Пётр, точнее, его уменьшительная форма Петруня. Такие формы на -уня (Петруня, Ванюня, Костюня) были широко распространены в народной, бытовой среде, особенно в северных и центральных губерниях России. От имени Петруня с помощью суффикса -ин образовали бы фамилию Петруньин, но здесь мы видим вариант Петруньеин. Разница в одну букву — и меняется модель: суффикс -еин в русских фамилиях встречается реже и обычно указывает на притяжательное значение «чей?» с оттенком принадлежности к конкретному лицу. То есть Петруньеин могло означать «сын Петруни», но с более архаичным или диалектным окончанием.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным регионам России, где такие формы на -уня были в ходу. Встречается она крайне редко, что говорит о её локальном происхождении — возможно, от прозвища или имени конкретного человека в одной местности. Сравните с однокоренными фамилиями: Петрунин (от Петруня через -ин), Петрушин (от Петруша), Петров (от полного имени). Петруньеин стоит особняком из-за суффикса -еин, который в некоторых говорах мог заменять -ин под влиянием местных фонетических особенностей.

Таким образом, предок носителя фамилии Петруньеин, скорее всего, был сыном или потомком человека по прозвищу Петруня — то есть Петра, которого в быту звали ласково или просторечно. Ремесло или сословие по фамилии не определить, но сам факт, что фамилия не перешла в более частотный вариант Петруньин, говорит о том, что она закрепилась в письменных источниках (например, в переписных книгах) именно в такой форме и передавалась по наследству без изменений.