Фамилия Петруновский в основе своей имеет крестильное имя Пётр, которое пришло на Русь вместе с христианством из греческого языка. В переводе с греческого это имя означает «камень» — именно так Христос назвал апостола Симона, будущего первоверховного апостола Петра. Однако в фамилию легла не сама каноническая форма имени, а его просторечный, обиходный вариант — Петруня. Такие уменьшительно-ласкательные формы в старину были не только домашними прозвищами, но и полноценными именами в крестьянском и мещанском быту.

Словообразовательная модель здесь — суффикс -овский, который работает несколько иначе, чем привычные -ов или -ин. Если фамилии на -ов/-ин отвечали на вопрос «чей сын?» и означали прямую принадлежность отцу, то формы на -овский/-евский изначально были притяжательными прилагательными, указывавшими на имя главы семейства или владельца двора. То есть Петруновский — это буквально «относящийся к Петруне», «из семьи Петруни». Подобные фамилии чаще встречались на западнорусских землях, в Белоруссии и на Украине, где была распространена традиция образования фамилий по названию деревни или по имени её владельца.

Здесь возможна и вторая версия происхождения, связанная с географией. Не исключено, что фамилию Петруновский получил житель деревни с названием Петруново или Петруновка. Такие топонимы встречаются в Белоруссии и в западных областях России, и образованы они от того же личного имени Петруня. В этом случае фамилия указывала не на родство, а на место жительства: человек из Петрунова становился Петруновским. Обе версии не противоречат друг другу — они опираются на одну и ту же основу, и обе имеют право на существование. Правдоподобнее выглядит первая: модель «имя + -овский» в значении «сын такого-то» была очень продуктивной в XV–XVII веках, и личные имена давали фамилии чаще, чем названия небольших деревень.

Интересно, что суффикс -овский в русских фамилиях — явление сравнительно позднее и книжное. В отличие от простонародных -ов и -ин, он пришёл из польской и украинской традиции, где шляхта образовывала фамилии по названиям своих поместий. Поэтому Петруновский звучит несколько «благороднее», чем, скажем, Петрунин или Петрунов, хотя по происхождению это одна и та же семья имён. В русской среде такие формы часто закреплялись за выходцами из духовного сословия: семинаристам при поступлении нередко меняли фамилии, придавая им более звучную, «латинскую» или «польскую» форму. Так Петруня мог превратиться в Петруновского уже в стенах училища.

Родственные фамилии — Петрунов, Петрунин, Петрунькин, Петрушевский — все они выросли из одного корня и различаются только суффиксами, которые в разное время и в разных регионах выбирали по-разному. Петруновский стоит в этом ряду особняком: он самый «длинный» и самый территориально маркированный, тяготеющий к западным говорам.