A. Bongioanni señala que el apellido deriva del nombre de una familia romana de origen latino, a su vez relacionado con el término petra ("piedra"). Menciona que según Fumagalli se trataría de un topónimo equivalente a "de la piedra", aunque aclara que el sufijo -onius no siempre tiene ese valor. El referente histórico central del nombre es San Petronio, obispo de Bologna entre 430 y 450, patrono de la ciudad y celebrado el 4 de octubre.

Bongioanni también documenta derivaciones regionales: en Piemonte, a partir de la forma Petronia surgió el apellido Trona, atestiguado en la zona de Mondovì; de la forma Petroniano deriva Petrignani. Con cambio de vocal átona, el nombre también dio origen a las variantes Patrone y Patroni.

F. Miranda coincide en la vinculación con petra y con el nombre Petrus, pero añade que el apellido puede derivar del aumentativo de ese nombre o bien de la gens romana Petronia, de probable origen etrusco, umbro o sabino. Miranda también indica que el apellido se encuentra distribuido en diversas regiones de Italia, con presencia destacada en Friuli-Venezia Giulia, Sicilia —especialmente en la zona de Catania—, y también en Lazio, Piemonte, Lombardia, Veneto, Calabria, Puglia y Emilia-Romagna.