Фамилия Питерянкин — редкий случай, когда географическое название и уменьшительно-ласкательный суффикс дают почти прозрачную, но неочевидную этимологию. В основе, скорее всего, лежит не имя Пётр, а топоним Питер — просторечное название Санкт-Петербурга. Такое прозвище — Питерянка или Питерянкин — могли дать человеку, который приехал из столицы, был родом оттуда или имел с городом прочную связь (например, торговал с петербургскими купцами). В XIX веке в глубинке «питерским» называли любого, кто побывал в Петербурге, носил городскую одежду или щеголял столичными манерами.

Словообразовательная модель здесь нестандартна. Суффикс -янк- (в основе Питерянк-) обычно образует названия жительниц по месту: «питерянка» — женщина из Питера. Фамилия же оформлена по патронимическому типу: Питерянкин — буквально «сын (или потомок) Питерянки». То есть прозвище досталось не напрямую, а через женское прозвание матери или жены — в крестьянской среде такое случалось, если в семье главной фигурой была «питерянка» (например, вдова, вернувшаяся из города). Мужской аналог — Питерянков — встречается ещё реже.

Версия, что фамилия восходит к имени Пётр через уменьшительную форму Питеря (Питеря → Питерянка → Питерянкин), менее вероятна. Для Петра типичны суффиксы -ин, -ов (Петров, Петин) или -ич (Петрович), а -янк- для отчества от мужского имени нехарактерен и звучит искусственно. Кроме того, форма «Питеря» для Петра не фиксируется в исторических документах как распространённое уменьшительное.

Географически фамилия тяготеет к северо-западу России: Ленинградская, Новгородская, Псковская области. Встречается и на Урале, куда в XVIII–XIX веках переселялись мастеровые с петербургских заводов. Это не дворянская фамилия — она из поздних, крестьянских или мещанских, возникла не раньше середины XIX века, когда паспортная система закрепила за семьями прозвища. Среди однокоренных — Питерский, Питерцев, Питеряков — все они указывают на ту же «столичную» привязку предка.