Фамилия Брюнёва — женская форма фамилии Брюнёв, и её происхождение напрямую связано с прозвищем или именем Брюн. В отличие от многих русских фамилий, образованных от канонических крестильных имён, корень здесь иноязычный, скорее всего, французский или немецкий. Слово «брюн» (от французского brun) означает «коричневый», «тёмный», «каштановый». В русском языке это слово закрепилось в значении «человек с тёмными волосами» — брюнет. Соответственно, прозвище Брюн могли дать человеку с чёрными или тёмно-каштановыми волосами.

Суффикс -ёв указывает на притяжательную модель образования: Брюнёв — буквально «сын Брюна» или «из семьи Брюна». Форма с буквой «ё» (Брюнёв, а не Брюнев) встречается реже, но она принципиальна: она фиксирует ударение на последнем слоге и указывает на определённую фонетическую традицию в произношении. В письменных источниках XVIII–XIX веков такие фамилии часто записывали через «е», и лишь позже, с распространением «ё» в официальных документах, проявилось различие. Если фамилия пишется с «ё», это может говорить о том, что носители происходят из местности, где «ёканье» было нормой, — например, из северных или центральных губерний России.

Географически фамилия Брюнёв (и Брюнёва) не является массовой. Она встречается точечно, в основном в центральной России и Поволжье. Это не случайно: фамилии на -ёв и -ев часто возникали в среде, где был контакт с иностранцами, но при этом фамилия оформлялась по русской модели. В данном случае прозвище Брюн могло появиться у человека, который служил у иностранного специалиста, работал с приезжими мастерами или сам имел тёмную внешность, которую выделяли в деревне.

Интересно, что фамилия Брюнёв стоит в одном ряду с такими же «цветовыми» фамилиями, как Чернов, Рыжов, Белов. Но если те образованы от исконно русских прилагательных, то Брюнёв — редкий пример, когда русский суффикс прикрепили к заимствованному корню. Это говорит о том, что предок носителя фамилии, скорее всего, не был дворянином или иностранцем, а получил прозвище в бытовой среде, где слово «брюн» уже было понятно.