Фамилия Гранёнышева — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия, а, скорее всего, прозвище, связанное с внешностью или характером. Разберём её по составу: корень «гран» — от «грань», «гранить», то есть делать острым, чётким, обрабатывать. Далее идёт суффикс -ён, который в русских фамилиях встречается нечасто и обычно указывает на признак или свойство (сравните «учёный», «смышлёный»). Затем суффикс -ыш- — уменьшительно-ласкательный или, наоборот, пренебрежительный (как в «малыш», «глупыш»). И наконец, окончание -ев, типичное для русских фамилий, образованных от прозвищ.

Самая вероятная версия происхождения: прозвище Гранёныш могли дать человеку с резкими, «гранёными» чертами лица — острым подбородком, скулами, угловатой фигурой. В русских говорах слово «гранёный» имело и переносный смысл: «отчётливый», «чёткий», а порой и «грубый», «резкий» в общении. То есть Гранёныш — это не просто «тот, кого гранили», а человек, которого за глаза называли «острым», «колючим» или даже «угловатым».

Менее вероятна, но возможна связь с ремеслом гранильщика — например, камней или стекла. Однако в таком случае фамилия скорее получила бы суффикс -щик или -ик (Гранильщиков, Гранильников), а не -ыш. Поэтому ремесленная версия — второстепенная.

Географически фамилия Гранёнышева тяготеет к центральным и северным областям России, где в диалектах слово «гранёный» бытовало активнее. Встречается она крайне редко, что говорит о локальном происхождении: вероятно, один род дал начало всем носителям. В отличие от распространённых фамилий на -ов, здесь необычная цепочка суффиксов (-ён + -ыш) делает её уникальной даже среди однокоренных — например, Гранёнов или Гранишев звучат иначе и строились по другим моделям.

Если искать социальный контекст, то прозвище Гранёныш вряд ли принадлежало дворянину или духовному лицу — скорее, крестьянину или посадскому человеку, которого в деревне выделяли за внешнюю «остроту». Фамилия закрепилась в мужской форме Гранёнышев, а женская — Гранёнышева — появилась как естественное окончание для женщин и дочерей.