Фамилия Пантилейков — один из тех редких случаев, когда мы можем почти с полной уверенностью восстановить не только корень, но и обстоятельства, при которых она появилась. Она звучит необычно, но её механизм прозрачен: это притяжательное прилагательное, образованное от имени Пантилейко.

В основе лежит каноническое крестильное имя Пантелеимон (в русской народной традиции — Пантелей, Пантелеймон). На юге и западе России, а также на Украине и в Белоруссии, где было распространено окончание -ей вместо -ей, имя превратилось в Пантилей, а уменьшительная форма — в Пантилейко. Суффикс -к- (Пантилей + к + о) указывает на ласкательное или обиходное именование: так в семье или в деревне называли конкретного человека, сына Пантелея.

Далее в дело вступает типично русская модель: к основе Пантилейк- добавили суффикс -ов, обозначающий принадлежность. Пантилейков — буквально «чей?» — «сын Пантилейка». Именно этот суффикс, а не украинский -енко или белорусский -ич, указывает на то, что фамилия закрепилась в среде, где говорили по-русски, но с заметным южнорусским или украинским влиянием. Географически такие фамилии чаще всего встречаются в бывших южных губерниях — Курской, Воронежской, Тамбовской, а также среди казачества.

Стоит обратить внимание на редкий суффикс -ейк- в основе. В русской антропонимии гораздо привычнее формы Пантелеев (от Пантелей) или Пантелеевский (от Пантелеймон). Пантилейков стоит в одном ряду с такими же «южными» вариантами, как Тимофейков (от Тимофейко) или Демьянков. Это не ошибка письма, а живая диалектная черта: аканье в первом слоге (Пантилей вместо Пантелей) и замена -е- на -и- под влиянием местного говора.

Что касается рода занятий предка, то здесь нет прямой связи с ремеслом. Пантилейков — фамилия от имени, а не от прозвища. Первый носитель, скорее всего, был простым крестьянином или посадским человеком, которого в документах записали по отцу: «Иван Пантилейков сын» — то есть сын Пантилейка. Сословных ограничений у такой модели нет, но в дворянской среде она почти не встречалась: там предпочитали более книжные формы вроде Пантелеев или Пантелеимонов. Так что Пантилейковы — это, по всей вероятности, потомки крестьян или однодворцев южнорусских земель.