Фамилия Петюнов — редкий случай, когда суффикс сразу выдаёт социальный контекст. Модель на -ов (-ев) типична для русских фамилий, образованных от полных или уменьшительных крестильных имён. Но основа здесь — Пётр, а не Пётр. Форма Петюн — это нестандартный, диалектный вариант народного произношения имени Пётр. В говорах звук «р» мог выпадать или заменяться, а суффикс -юн придавал имени ласкательно-бытовой оттенок, как Петруня, Петряй. То есть Петюн — это «Петя» в местной огласовке, скорее всего северо-западной или южнорусской.

Словообразовательная цепочка простая: каноническое имя Пётр → народная форма Петюн → фамилия Петюнов. Суффикс -ов- указывает на принадлежность: «сын Петюна». Такая модель была массовой в XVI–XVII веках среди крестьян и посадских людей, когда фиксировали прозвища и отчества. Дворянских фамилий с такой основой практически не встречается — слишком просторечная, «мужицкая» форма.

Географически фамилия привязана к регионам, где имя Пётр было особенно популярно, а говоры допускали редукцию «р». По данным современных справочников, Петюновы чаще всего встречаются в Вологодской, Архангельской областях и на юге России — в Ростовской и Волгоградской. Это разбросанные очаги, без единого гнезда, что типично для фамилий от распространённого имени.

Сложность в том, что у фамилии есть омофоничный вариант — Петюнёв. Разница в ударении: Петюнов (на первый слог) и Петюнёв (на последний). Второй вариант может быть образован от украинской или белорусской формы Петюнь (смягчённое окончание). Для точного определения нужно знать, как произносили фамилию в семье. Если ударение на «ю» — это русский вариант; если на «ё» — возможны западнорусские корни.

Спорных версий здесь нет: основа прозрачна, и альтернативные толкования (от прозвища Петюн в значении «упрямый» или от слова «петух») лингвистически слабы. Суффикс -юн не характерен для прозвищ, а для уменьшительных имён — норма. Фамилия Петюнов не уникальна по происхождению, но показательна: она сохранила живую народную фонетику, которую в XIX веке вытеснило литературное «Петров».