Фамилия Паненышева — редкий случай, когда написание почти полностью скрывает исходное слово. Чтобы понять её происхождение, нужно отбросить суффикс и посмотреть на основу: Паненыш-. Сразу бросается в глаза, что это не типичная русская фамилия на -ов/-ев от полного христианского имени. Скорее всего, перед нами вариант фамилии на -ышев, а «Панен-» — это искажённое или диалектное произношение.

Самая вероятная версия: Паненышев — от прозвища или имени Паненыш. Оно, в свою очередь, образовано от имени Паня — уменьшительной формы от Пантелеймон (в народе — Пантелей, Пантюха, Паня) или, реже, от Панкрат. Суффикс -ыш в русских прозвищах и фамилиях имел уменьшительно-ласкательное или, наоборот, пренебрежительное значение (сравните: малыш, глупыш, крепыш). То есть Паненыш — это «маленький Паня» или «Паня-сын». Со временем прозвище закрепилось за потомками как фамилия: Паненышев — сын Паненыша.

Вторая версия, менее вероятная, но имеющая право на существование: фамилия могла возникнуть от прозвища, связанного с польским или украинским словом «пан» (господин, барин). В этом случае Паненыш — «маленький пан», «панский сынок», возможно, с ироническим оттенком. Однако для русского Севера и центра, где фамилия встречается, эта версия слабее: там слово «пан» было редким и книжным.

Географически фамилия Паненышева (и мужской вариант Паненышев) фиксируется в основном в Поволжье и на Урале — в Пермском крае, Кировской области, Удмуртии. Это регионы, где сильно было влияние старообрядчества и где фамилии часто образовывались от народных, неканонических форм имён. Суффикс -ышев вообще характерен для севернорусской и вятской ономастики (сравните: Малышев, Голышев, Широков-Ширышев). Таким образом, Паненышева — фамилия-патроним, рассказывающая о предке, которого в быту звали ласково или с прозвищным оттенком Паненыш.