Фамилия Брюнина хранит память о прозвище Брюня, которое могло возникнуть несколькими путями. Самая вероятная версия связывает его с глаголом «брунеть», который, по словарю В. И. Даля, означает «звенеть, звучать, жужжать; гудеть, гудить, бренчать; издавать звук». Если это так, то основатель рода Брюниных был музыкально одарённым человеком. Прозвище могло относиться к «профессиональным» именованиям: предок мог быть музыкантом или звонарём.

Другая гипотеза ведёт фамилию к еврейской аббревиатуре Брун — «Бэн рабби Нойман», то есть «сын раввина Ноймана». В таком случае фамилия пришла на территорию России в форме Брюн или Брун, а затем, в процессе «обрусения», получила русский суффикс «-ин». Есть также версия о немецком корне «bruna» — «коричневый», от которого прозвище могло закрепиться за человеком по цвету волос или одежды.

Какая бы из версий ни была верна, потомок человека по прозвищу Брюня со временем получил фамилию Брюнин. Модель образования — суффикс «-ин», типичный для русских фамилий, указывающих на принадлежность к роду: «чей?» — Брюнин, то есть сын или потомок Брюни. Интересно, что фамилия встречается в разных регионах, но особенно часто — в центральной России и Поволжье, что говорит о её давнем бытовании в крестьянской и мещанской среде.