Фамилия Петянов — редкий случай в русской ономастике, где за простым на первый взгляд суффиксом -ов скрывается необычная основа. Вопреки ожиданию, она образована не от имени Пётр напрямую, а от его уменьшительной или просторечной формы Петя. Такое имя-прозвище могли дать человеку в быту: Петя — это не только ласкательное обращение к Петру, но и самостоятельное имя, зафиксированное в документах XVII–XVIII веков. Фамилия Петянов буквально означает «сын Пети», то есть потомок человека, которого звали Петя.

Интересно, что в русской модели образования фамилий от полных форм имени (Петров, Петрухин) преобладают варианты с корнем Петр-. Петянов же стоит особняком: суффикс -ян- здесь не уменьшительный (как в фамилиях типа Иванян), а скорее диалектный или разговорный. Похожие примеры — Петяев, Петякин, но они встречаются ещё реже. Вероятно, основа Петя могла быть не только именем, но и прозвищем: в некоторых говорах «петей» называли задиристого, крикливого человека, ассоциируя с петухом. Однако основная версия — от имени, поскольку «петушиные» прозвища чаще давали суффиксы -ух- или -уш- (Петухов, Петушков).

Географически фамилия Петянов тяготеет к центральным и северным областям России. В переписных книгах XVII века встречаются крестьяне с таким именованием в Вологодском и Костромском уездах. В XIX веке носители фамилии фиксируются в основном среди крестьян и мещан, что типично для отчественных фамилий на -ов, возникших из простонародной среды. Дворянских родов Петяновых не известно.

С точки зрения словообразования, фамилия прошла стандартный путь: личное имя или прозвище Петя → притяжательное прилагательное Петянов (чей? — Петин) → закрепление в виде фамилии. Ударение в ней, скорее всего, падает на второй слог: Петя́нов, хотя в разговорной речи встречается вариант Петяно́в — это особенность фамилий, образованных от имён с окончанием на -я.

Если сравнивать с однокоренными, Петянов — самая редкая форма. Петров встречается в десятки раз чаще, Петрухин и Петрушин тоже распространённее. Это делает фамилию ценной для генеалогии: её носители, вероятно, происходят из одной локальной группы, где имя Петя было особенно популярно.