Фамилия Нюнюкалов — редкая, но её устройство прозрачно. Это типичная русская фамилия, образованная по модели «прозвище + суффикс -ов». Суффикс -ов указывает на принадлежность: Нюнюкалов буквально значит «сын Нюнюкала» или «человек из рода Нюнюкала».

Ключ к разгадке — основа «Нюнюкал». Скорее всего, это прозвище, образованное от глагола «нюнить» или «нюнять». В русских говорах, особенно северных и сибирских, «нюнить» означало «хныкать, плакать, ныть». Человека, который постоянно жаловался или был плаксивым, могли прозвать Нюней, Нюнькой, а форма Нюнюкал — это уже экспрессивный вариант с повторением корня и суффиксом -кал. Такие прозвища часто давали не в обиду, а как бытовую характеристику: «ну, опять наш Нюнюкал раскис».

Менее вероятная, но возможная версия — связь с диалектным словом «нюня» в значении «соска» или «сосок». В этом случае прозвище могло относиться к грудному младенцу или к взрослому, который сосал трубку или имел привычку что-то держать во рту. Однако «плаксивая» версия встречается в русской ономастике чаще: фамилии Нюнин, Нюнькин, Нюхалов имеют схожую семантику.

По географии фамилия Нюнюкалов тяготеет к Поволжью и Приуралью. Встречается в Удмуртии, Пермском крае и Кировской области — регионах, где сохранились архаичные говоры и где прозвища с повторением корня были обычным делом. Сословного барьера у фамилии не было: её мог получить и крестьянин, и мастеровой. В дворянских родословных книгах она не зафиксирована.

В написании обращает на себя внимание двойное «ю»: Ню-ню-калов. Это не ошибка, а точная запись прозвища с редупликацией (повтором слога). Если бы фамилия произошла от имени Нюня, она писалась бы как Нюняков или Нюньков. Форма с -кал — редкий словообразовательный вариант, который и делает фамилию узнаваемой.