Фамилия Паненков ведет начало от уменьшительной формы Паня — так в быту звали носителей сразу нескольких крестильных имен. Чаще всего за этим прозвищем скрывался Пантелеймон («всемилостивый» по-гречески), реже — Панкратий (от древнегреческого pankratos — «сильнее всех») или Панфил («всеми любимый»). На практике различить, какое именно имя носил родоначальник, почти невозможно: в документах фиксировали обиходную форму, а не полное имя.

Модель образования проста и характерна для русских фамилий: к основе Паня добавили патронимический суффикс -енков. Такая форма указывает на принадлежность: Паненков — сын Паненка, то есть внук или потомок Пани. Суффикс -енков типичен для северных и центральных областей России, где отчества с элементом -енко нередко обретали на конце -ов, подравниваясь под общерусский стандарт. Это отличает фамилию от украинской Паненко, которая сохранила исходный вид без дополнительного наращения.

Имя Паня в старину бытовало шире, чем сейчас: оно не было строго привязано к одному святому, поэтому и фамилий от него образовалось несколько. Родственными по основе окажутся Паненко, Панин, Паничев, Панов — все они восходят к той же уменьшительной форме, но закрепились в разных регионах и сословиях. Паненков же указывает на довольно позднее оформление фамилии, когда отчество уже превращалось в наследственное имя.

Точных сведений о географии фамилии в открытых источниках мало, но по модели распространения можно предположить, что предки носителей жили в полосе, где смешивались великорусские и украинские говоры, — отсюда и гибридный суффикс. Сословная принадлежность тоже не прослеживается: Паненковы встречались и среди крестьян, и среди мещан, потому что имя Паня не несло социальной окраски, а было обычным домашним прозвищем.