Фамилия Петюшка — редкий случай, когда в основе лежит не имя, а прозвище, образованное от нарицательного слова. В русских говорах «петюшка» — это ласкательное название петуха. Такие прозвища давали людям за сходство с птицей: за драчливый нрав, громкий голос, манеру ходить или задирать голову. Прозвище могло закрепиться за человеком и перейти к потомкам уже в виде фамилии.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычно фамилии на -а, -я (Петюшка, Петрушка, Ванюшка) — это неканонические, уличные формы, которые не оформлялись типичными суффиксами -ов, -ин. В крестьянской среде такие фамилии могли быть прямым переносом прозвища без дополнительных суффиксов. Сравните: есть фамилия Петухов (от «петух»), а Петюшка — более мягкая, уменьшительная форма, которая подчёркивала не столько агрессивность, сколько живость, бойкость или даже суетливость.

Версия о происхождении от имени Пётр (через форму Петюша) менее вероятна. От Петра образуются фамилии Петров, Петрухин, Петрушин, а Петюшка — скорее звукоподражательное прозвище, чем производное от имени. Если бы это была уменьшительная форма от Пётр, мы бы ожидали фамилию Петюшин или Петюшков, а не чистую основу.

Географически фамилия встречается в южных и центральных областях России, особенно в Курской, Воронежской и Ростовской областях, где диалектное слово «петюшка» было в ходу. В документах XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян и однодворцев с таким прозвищем, но массово фамилия не распространилась — она осталась редкой, локальной.

Таким образом, носитель фамилии Петюшка, скорее всего, происходит от человека, которого в деревне прозвали Петюшкой за его характер или внешность. В отличие от «петуха», прозвище не несло резко отрицательного оттенка — скорее, было добродушно-ироничным.