Фамилия Петрунникова образована от имени Петрунник — уменьшительной формы крестильного имени Пётр. В отличие от распространённых Петров, Петрушин или Петрухин, эта форма встречается реже и указывает на более специфический суффикс, характерный для северных и центральных говоров Руси. Суффикс -ник в прозвищах и именах мог означать принадлежность к чему-либо или склонность к занятию: Петрунник — буквально «маленький Пётр» или «Петров человек», но с оттенком ласкательности, свойственным народной речи.

Женский вариант Петрунникова — это форма по мужу или отцу. В русской традиции фамилии на -ов/-ев, -ин закреплялись за потомками мужчины, носившего прозвище или имя Петрунник. Если рассматривать географию, то корень «Петрун-» чаще фиксируется в документах XVI–XVII веков по Новгородской и Вологодской землям, где были живучи архаичные суффиксы. В переписных книгах встречаются крестьяне Петрунниковы, что указывает на крестьянское или посадское происхождение рода — дворянских ветвей с такой фамилией не зафиксировано.

Спорных версий две. Первая — связь с прозвищем Петрунник от слова «петрушка» (огородная зелень), но это маловероятно: в ономастике такие ассоциации редки и обычно оговариваются особо. Вторая — возможная связь с украинским или белорусским вариантом Петрун, где суффикс -ик давал Петруник, а затем через русскую адаптацию — Петрунников. Но для фамилии Петрунникова более правдоподобна именно русская основа, так как окончание -ов типично для великорусских фамилий, а не для западных регионов, где чаще встречались бессуффиксные формы.

Таким образом, Петрунникова — фамилия, указывающая на предка по имени Петрунник. Это не редкая, но и не массовая фамилия, сохранившая в себе оттенок народного словообразования, который не был вытеснен стандартными формами.