Фамилия Петулей — редкий пример, где на слух почти всё ясно, а при письменном разборе начинаются вопросы. Первое, что бросается в глаза: окончание -ей. В русских фамилиях такой финал встречается нечасто и почти всегда указывает на нерусское происхождение или на искажение при записи. Если бы фамилия была Петулев, всё встало бы на свои места: суффикс -ев, основа Петул — вариант прозвища Петух. Но здесь -ей, а это типичное окончание для фамилий, образованных от прозвищ в родительном или творительном падеже множественного числа (как Петулей — «чей?» — Петулей, то есть из рода Петулей). Такая модель встречается у восточных славян, особенно в белорусской и украинской традиции, где фамилии на -ей не редкость. В русском языке подобное оформление могли дать при переписи, если писарь записал прозвище в форме «Петулей» (как «сын Петуля»), а потом это закрепилось.

Основа фамилии — «петул». Это диалектный или уменьшительный вариант слова «петух». В говорах встречаются формы «петун», «петуля» — так могли называть задиристого, горластого человека, любителя покрасоваться или рано встающего. В ономастике известен принцип: прозвища от названий птиц давали по внешнему сходству (нос, походка) или по поведению. Петулей — не исключение. Интересно, что суффикс -ул- в основе (пет-ул-) указывает на уменьшительно-ласкательный или пренебрежительный оттенок: «петуля» — небольшой петух, петушок. Такое прозвище могли дать невысокому, но шумному человеку.

Географически фамилия Петулей тяготеет к западным регионам бывшей Российской империи. В современных базах данных носители встречаются в Беларуси, на западе Украины, реже — в южных областях России. Это подтверждает версию о белорусском или украинском происхождении модели на -ей. В польской традиции тоже есть фамилии с таким окончанием (например, Петулей могло возникнуть как русификация польской Petulej).

Спорных версий немного. Можно предположить связь с личным именем Пётр (через форму Петуля как производное от Петруля), но это менее вероятно: имя Пётр даёт фамилии Петров, Петрулин, Петрухин, а Петулей фонетически ближе к «петух». Ещё одна гипотеза — от глагола «петь» (петулей как «певец»), но она слабая, так как в русском языке нет слова «петуля» со значением «певун».

Итак, скорее всего, предок носителя фамилии Петулей получил прозвище Петуля (или Петулей) за сходство с петухом: будь то голос, походка или характер. Фамилия закрепилась в форме родительного падежа множественного числа, что типично для западнорусских земель. Сегодня она остаётся редкой, но её происхождение прозрачно и укладывается в народную традицию прозвищ от названий птиц.