Фамилия Пантуева — довольно редкая, и её происхождение стоит искать не в случайном прозвище, а в местном говоре или профессиональном занятии. Скорее всего, в основе лежит слово «пантуй» или «пантюй». В диалектах русского севера и Сибири так называли неопрятного, неряшливого человека, реже — увальня. Вероятно, первый носитель фамилии получил такое прозвище за небрежный вид или медлительность. Фамилия образована по стандартной модели: к основе «Пантуй» добавили суффикс -ев (фонетически закономерное -ов после мягкого согласного), а затем — окончание -а, указывающее на женскую линию. Изначально «Пантуева» — это форма женского рода, означавшая «жена или дочь Пантуя».

Менее вероятная, но возможная версия выводит фамилию от имени Пантелеймон через его просторечную форму Пантя. В этом случае «Пантуй» — это один из вариантов сокращения (гипокористика) наряду с более известными Пантя, Пантюха. Однако в пользу «прозвищной» версии говорит то, что фамилия Пантуева встречается в основном в тех же регионах, где слово «пантуй» бытовало как нарицательное — в Вологодской, Архангельской областях и на Урале. География здесь — главный ключ.

С точки зрения словообразования фамилия необычна тем, что в качестве основы взят нестандартный суффикс -уй, который в русских фамилиях встречается редко (ср. фамилию Шуйцев от «шуйца» — левая рука, или Воробуй). В отличие от распространённых -ов/-ев, -ин, такая модель указывает на более позднее, бытовое происхождение, возможно, из крестьянской или посадской среды, где прозвища часто возникали спонтанно. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Панту́ева.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Пантуева стоит в одном ряду с Пантеевым (от Пантелей) и Пантюхиным (от Пантюха). Но в отличие от них, она не отсылает к церковному имени напрямую, а закрепляет за предком конкретную бытовую характеристику. Так что, скорее всего, предок носительницы этой фамилии был человеком, которого в деревне называли Пантуй — не в обиду, а по-свойски, за какую-то заметную черту.