Фамилия Пахоменкова образована от мужского крестильного имени Пахом, которое в народной форме звучало как Пахомен. Полная церковная форма имени — Пахомий, а в переводе с греческого оно означает «широкоплечий». Именно эта основа и легла в фамилию, а суффикс -енков указывает на отчество: Пахоменков — это буквально «сын Пахомена». Такая модель с суффиксом -енков типична для северных и центральных русских говоров, где отчества с этим окончанием вытесняли более привычные формы на -ов и -ин.

Покровителем имени считается святой мученик Пахомий, пострадавший за веру в 1780 году: за отказ принять магометанство он был обезглавлен мусульманами. Это поздний святой, что делает имя редким для древнерусской традиции, но распространённым в среде старообрядцев и в южнорусских землях, где имя Пахом почиталось особо.

Скорее всего, основатель рода Пахоменковых принадлежал к высшему сословию: фамилии с уменьшительно-отчественной формой Пахомен в документах XVII–XVIII веков встречались среди служилых людей и однодворцев. Впрочем, не исключено и прозвищное происхождение: Пахоменом могли называть крепкого, широкоплечего человека, и тогда фамилия отражает не имя, а внешность предка.

Сегодня фамилия Пахоменкова встречается в основном в Курской, Белгородской и Воронежской областях, что подтверждает её южнорусские корни. Мужской вариант — Пахоменков — фиксируется в переписях конца XIX века, тогда как женская форма закрепилась как стандартное склонение по родам. Потомок человека по имени Пахом, со временем получивший фамилию, сохранил в ней память о далёком предке — независимо от того, был ли тот святым мучеником или просто широкоплечим крестьянином.