Petrelionis – lietuviška pavardė, kilusi iš žodžio petrelė (paukštis) arba asmenvardžio Petras su priesaga -elionis, nusakančia kilmę arba buvusį ryšį. Tai patroniminė pavardė, galinti reikšti „Petro sūnus“ arba „iš Petro šeimos“.
Įžymūs žmonės su šia pavardė:
Kazys Petrelionis (1905–1990) – Lietuvos karinis veikėjas, pulkininkas.
Vladas Petrelionis (g. 1958) – Lietuvos irkluotojas, olimpietis.
Arūnas Petrelionis – žinomas Lietuvos verslininkas, investuotojas.
Pavardė dažniausia Lietuvoje, ypač Aukštaitijos regione.