Фамилия Ненвьянцев — редкая и географически привязанная. Её основа, скорее всего, восходит к названию уральского города Невьянск, но в форме с приставным «н» — Ненвьянск. Такое искажение (протеза) могло возникнуть в устной речи под влиянием соседних слов вроде «на», «не» или просто из-за особенностей местного говора. В любом случае, перед нами типичная «географическая» фамилия, образованная по модели «название места + суффикс -ев» (с вариантом -цев, который указывает на принадлежность к жителям этого места). Исходная форма — Ненвьянец, то есть выходец из Ненвьянска (Невьянска).

Суффикс -цев (а не -ов) здесь не случаен. Он характерен для фамилий, которые образованы от прозвищ или названий жителей, оканчивающихся на -ец: «ненвьянец» — «ненвьянцев». Это указывает на то, что первый носитель фамилии был не просто родом из Невьянска, а воспринимался как «тамошний», «пришлый оттуда». В ономастике такие фамилии часто фиксировали не столько место рождения, сколько место, откуда человек переселился или где получил прозвище.

Географически фамилия должна быть связана с Уралом, прежде всего с окрестностями Невьянска (Свердловская область). Невьянск — старый заводской город, основанный в начале XVIII века Демидовыми. Поэтому предки Ненвьянцевых с высокой вероятностью были заводскими крестьянами, мастеровыми или горнозаводскими рабочими, приписанными к Невьянскому заводу. Демидовские заводы славились жесткой дисциплиной и принудительным трудом, так что фамилия могла закрепиться за целой династией уральских работных людей.

Встречается и другой, менее вероятный вариант: основа могла быть диалектным прозвищем, не связанным с городом. Но в этом случае корень «ненвьян» не имеет очевидной семантики в русском языке (ни «неня», ни «вьян» не дают понятного значения). Поэтому связь с Невьянском — наиболее обоснованная гипотеза, подтверждаемая и словообразовательной моделью, и историческим контекстом. Фамилия осталась локальной и не получила широкого распространения за пределами Урала.