Фамилия Петряев происходит от просторечной формы церковного имени Пётр — Петряй. Само имя Пётр в переводе с греческого означает «камень», но в народной среде оно дало множество уменьшительных и обиходных вариантов: Петруша, Петряй, Петряк, Петруня. Фамилия построена по самой распространённой русской модели: к основе Петряй добавили притяжательный суффикс -ев, который указывал на принадлежность роду. Первоначально Петряев — это «сын Петряя», то есть потомок человека, которого в быту звали не полным именем, а коротко и по-свойски.

Следы этого имени заметны в исторических документах с давних пор. В труде С. Б. Веселовского «Ономастикон» упоминается Петряй, крестьянин, 1536 год, Бежецк. Там же зафиксированы Петряевы с конца XV века. Это важная деталь: фамилия, а точнее её основа, бытовала уже в Московском государстве задолго до того, как крестьянские фамилии стали массово закрепляться в XVII–XVIII веках. Бежецк — город на северо-западе нынешней Тверской области, и эта географическая привязка говорит о том, что корень фамилии уходит в новгородские и тверские земли, где имя Петряй звучало естественно и часто.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная, но с одной особенностью. Суффикс -ев, а не -ов, появился потому, что основа заканчивается на мягкий согласный (й). В русской ономастике это стандартное правило: от Петра получили бы Петров, а от Петряя — только Петряев. Иногда фамилию путают с Петряков или Петрухин, но это разные ветви одного гнезда: все они выросли из разговорных вариантов имени Пётр, просто через разные прозвищные формы.

Кем могли быть предки Петряевых? Судя по записи 1536 года, Петряй был крестьянином. Однако фамилия не была закреплена за одним сословием: в последующие века Петряевы встречались и среди посадских людей, и среди служилых, и в духовенстве. Прозвище Петряй не несло отрицательного или шутливого оттенка — это ласкательное, домашнее имя, которое давали ребёнку в семье, а потом оно переходило к его детям как родовое прозвание.

Спорных версий происхождения здесь немного. Иногда пытаются связать фамилию с диалектным словом «петрять» (медлить, путаться), но это натяжка: имя Петряй зафиксировано в источниках раньше, чем подобные глаголы получили широкое хождение, и семантика имени-основы очевидна. Правдоподобнее всего держаться версии о крестильном имени, тем более что она подтверждается и формой, и историческими документами.

Сегодня фамилия Петряев встречается по всей России, но чаще — в центральных и северных областях, что согласуется с её древней привязкой к Бежецку и новгородским землям. Носители фамилии могут считать своим предком того самого Петряя из писцовых книг или кого-то из его современников, носивших то же имя.