Фамилия Петункина — женская форма фамилии Петункин, и её происхождение почти наверняка связано не с цветком петунией, как может показаться на первый взгляд. В русском языке название цветка закрепилось через научную латынь, а фамилия образовалась задолго до того, как петунии стали привычными в российских садах. Основа здесь — прозвище или мирское имя Петунька, а оно, в свою очередь, уменьшительная форма от имени Пётр (через форму Петун). Суффикс -ин в фамилии Петункин указывает на принадлежность: «чей?» — сын Петуньки, то есть потомок человека по прозвищу или домашнему имени Петунька.

Есть и другая, более редкая, но правдоподобная версия. В южнорусских и украинских говорах «петуном» могли называть задиристого, драчливого человека или того, кто любит важничать, ходить петухом. Форма Петунька — естественное смягчение, характерное для разговорной речи. В этом случае фамилия отталкивается от прозвища по характеру или поведению, а не от крестильного имени.

География фамилии Петункин сегодня неширокая. Встречается она преимущественно в центральных областях России и в Поволжье, но не образует плотных гнёзд. Это говорит о том, что фамилия возникла в среде крестьян или мещан — в тех сословиях, где фамилии на -ин закрепились в XVII–XIX веках. В дворянских родах подобные формы с уменьшительным суффиксом практически не встречались.

С точки зрения словообразования, фамилия Петункина стоит в одном ряду с однокоренными Петухов, Петунин, Петушков. Но Петункин отличается именно двойным уменьшением: сначала Пётр превратился в Петуна (как Иван — в Ванюна), а потом в Петуньку. Такая цепочка — признак бытовой, неофициальной среды, где имя переделывали ласково или пренебрежительно. Именно этот «сниженный» оттенок и отличает фамилию от более распространённых вариантов.