Фамилия Нюняйкин образована от прозвища Нюняйка — так в старину могли назвать человека, чей характер или поведение напоминали окружающим «нюню», то есть размазню, мямлю или плаксивого ребёнка. Этимологически прозвище напрямую связано с диалектным словом «нюня», которое в славянских говорах имело значение «плакса, нытик». Вполне вероятно, что изначально Нюняйкой называли капризного малыша, который часто хныкал и не мог успокоиться. Прозвище закреплялось за человеком как наиболее употребительное именование, а затем, по обычной для славянской традиции модели, легло в основу фамилии: потомок Нюняйки становился Нюняйкиным.

Словообразовательная модель здесь классическая для русских фамилий: к основе прозвища присоединяется суффикс -к-, который придаёт уменьшительно-пренебрежительный оттенок, а затем фамильный суффикс -ин. Такая цепочка — Нюня → Нюняйка → Нюняйкин — типична для северорусских и поволжских говоров, где подобные прозвища с экспрессивной окраской бытовали особенно широко. Интересно, что суффикс -айк- встречается в прозвищах, образованных от глаголов или междометий, и часто несёт ироничный смысл: сравните Болтайка, Вздыхайка, Кривляйка.

Сама фамилия звучит необычно, но не единична: в русской ономастике есть целый ряд родственных образований — Нюнин, Нюнькин, Нюхин. Все они восходят к одному корню, но каждое фиксирует свою форму прозвища. Если Нюнин и Нюнькин могли произойти от разных диалектных вариантов одного слова, то Нюняйкин выделяется именно тем, что сохранил в основе промежуточную уменьшительную форму, которая в письменных источниках встречается реже.

Безусловно, фамилия Нюняйкин представляет собой самобытный памятник славянской культуры, но окончательно говорить о точном месте и времени её возникновения можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований. Процесс формирования каждой отдельной фамилии мог быть длительным и не всегда имел привязку только к одной местности. Однако прозвищный характер основы говорит о том, что предки Нюняйкиных, скорее всего, жили в среде, где ценилось меткое, живое слово: в крестьянской или посадской среде, где подобные именования передавались от отца к сыну и со временем закреплялись в качестве родового имени.