Фамилия Петунова — женская форма фамилии Петунов, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем Петун. В основе лежит глагол «петь» или существительное «петух», но не в прямом значении домашней птицы. В русских говорах «петуном» называли певуна, любителя петь, запевалу, а иногда и задиристого, крикливого человека, похожего поведением на петуха. Таким образом, прозвище Петун давали либо обладателю звонкого голоса, либо человеку с бойким, неуступчивым характером.

Суффикс -ов в мужской форме указывает на типичную русскую модель образования фамилий от прозвищ и мирских имён: Петунов — «сын Петуна» или «принадлежащий Петуну». Фамилия закрепилась в центральных и северных губерниях России, где диалектное слово «петун» было особенно распространено. Встречаются и однокоренные фамилии — Петухов, Петушков, но Петунов стоит особняком: она не про птицу, а про человека и его голос.

Интересно, что в некоторых областях, например в Вологодчине и Архангельской земле, «петуном» могли называть не только певца, но и того, кто громко и часто зевал или кричал во сне. Это добавляет к образу прозвища бытовую, почти анекдотическую деталь: возможно, предок носителей фамилии был просто очень шумным человеком. В словаре В. И. Даля «петун» зафиксирован именно в значении «певун, охотник петь», что подтверждает основную версию.

Поскольку фамилия образована от прозвища, а не от крестильного имени, она не несёт в себе церковной подоплёки. Сословно Петуновы могли быть крестьянами, реже — мещанами и купцами, но в дворянские роды фамилия не входила. Сегодня Петунова — не самая частая фамилия, но она сохраняет живую связь с русской диалектной речью и народной характеристикой человека.