Фамилия Петрякин образована от имени или прозвища Петряка — уменьшительной формы канонического имени Пётр. В русской народной традиции такие формы с суффиксом -як (ср. Иван → Иваняка, Василий → Васяка) были распространены в северных и центральных губерниях. Имя Пётр, пришедшее из греческого (petros — «камень, скала»), давало множество производных: Петруня, Петруха, Петряй, Петряк. Петряка — не столько ласкательное, сколько обиходное, бытовое прозвище, которое могло закрепиться за человеком в семье или деревне.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: «чей сын?» — Петрякин, то есть сын Петряки. Такая модель (основа на -а, -я + -ин) типична для русских фамилий, образованных от прозвищ и имён с окончанием на гласный. В этом Петрякин близок к фамилиям Петряшин, Петряев, Петрягин — все они восходят к разным вариантам того же корня, но с разными суффиксами. Разница в суффиксе могла возникать из-за местных говоров: где-то говорили Петряка, где-то Петряй, а где-то Петряга.

Географически фамилия Петрякин встречается в основном на севере европейской части России: в Архангельской, Вологодской, Кировской областях, а также в Поволжье. Это согласуется с ареалом бытования суффикса -як в именах и прозвищах. В документах XVII–XVIII веков можно найти крестьян и посадских людей с таким прозвищем — например, в переписных книгах по Устюгу Великому и Вятке. Социально фамилия почти наверняка крестьянская или мещанская: дворянских родов Петрякиных в родословных книгах не зафиксировано.

В современном русском языке фамилия звучит архаично, но узнаваемо. Носители фамилии часто задаются вопросом, не связана ли она с птицей «петряк» — такого слова в орнитологии нет, это народное название некоторых куликов или просто диалектное искажение. Но версия с именем Пётр остаётся основной и подтверждается словообразовательной логикой.