Фамилия Пафнутов — редкий случай, когда в основе лежит не просто имя, а имя, которое в русском языке почти не встречается. Она образована от канонического мужского имени Пафнутий. В святцах это имя греческого происхождения (от «пафнутиос» — «принадлежащий богине» или, по другой версии, «египетский»), но в быту оно было настолько неудобным для произношения, что в народе превращалось в Пахом, Панфил или вовсе отбрасывалось. Однако Пафнутов — это фамилия, которая сохранила исходную, книжную форму имени, а не его обиходный вариант.

Суффикс -ов указывает на типичную модель русских фамилий XIX века: Пафнут → Пафнутов, то есть «сын Пафнута». Усечение окончания -ий в имени Пафнутий до основы Пафнут — стандартный приём для образования фамилий от церковных имён (сравните: Виталий — Виталов, Анатолий — Анатолов). Таким образом, предок носителя фамилии, скорее всего, был крещён именем Пафнутий, а в документах его записали как Пафнут — так было короче.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным губерниям России, где старообрядческие и монастырские традиции дольше сохраняли архаичные имена. Известен исторический прототип — преподобный Пафнутий Боровский, основатель Пафнутьево-Боровского монастыря, но его имя дало фамилию Пафнутьев, а не Пафнутов. Вариант Пафнутов мог возникнуть в среде, где имя воспринимали не как церковное, а как мирское прозвище, и сократили его до двух слогов.

По сословной принадлежности фамилия не даёт однозначного ответа. Она могла принадлежать и крестьянину, и священнику, и купцу. Однако в крестьянской среде имя Пафнутий встречалось редко из-за сложности произношения, поэтому носители Пафнутовых, вероятно, были грамотными людьми — либо из духовного сословия, либо из тех, кто имел дело с книгами и документами. В любом случае, фамилия свидетельствует о том, что предок носил редкое, книжное имя, что само по себе выделяло его среди окружающих.