Фамилия Пантюкова — женская форма фамилии Пантюков, и её происхождение напрямую связано с мужским личным именем Пантелеймон, а точнее — с его народной, сокращённой формой Пантя. В русской деревне длинные канонические имена редко использовали в полном виде, их укорачивали и переделывали на свой лад: Пантелеймон превращался в Пантюшу, Пантюху, Пантюня, а затем и в Пантюка. Именно от усечённой основы Пантюк- с помощью типичного русского патронимического суффикса -ов и возникла фамилия Пантюков. Она отвечает на вопрос «чей?»: сын Пантюка, то есть потомок человека по прозвищу или уменьшительному имени Пантюк.

Само имя Пантелеймон греческого происхождения, означает «всемилостивый». На Руси его почитали благодаря святому Пантелеимону-целителю, покровителю врачей и воинов. Однако в крестьянской среде имя часто теряло книжное звучание и обрастало бытовыми формами. Пантя и Пантюк — именно такие «домашние» варианты, которые не имели отрицательного оттенка, а просто обозначали своего, родного человека. Поэтому фамилия Пантюков — типичный пример того, как церковное имя «обрусело» и превратилось в родовое прозвание.

Географически фамилия Пантюкова и её мужской вариант Пантюков встречаются преимущественно в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской, Костромской и Кировской областях. В этих регионах имя Пантелеймон было популярно, а местные говоры охотно редуцировали окончания, что и дало форму Пантюк. Встречаются также варианты Пантюхин, Пантюшин — они образованы от других производных того же корня (Пантюха, Пантюша), но Пантюков остаётся самым частым и прямым по словообразованию.

Сословный состав носителей фамилии был пёстрым: в основном это крестьяне и мещане. В документах XVIII–XIX веков Пантюковы нередко упоминаются среди государственных крестьян и однодворцев. Дворянских ветвей с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её «народное», неаристократическое происхождение.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Пантюкова стоит особняком из-за суффикса -юк-. В русской ономастике суффикс -юк чаще встречается на западе и юге (украинские, белорусские фамилии вроде Пантюк), но в случае с Пантюковым он обрусел и получил стандартное русское окончание -ов. Это говорит о том, что носители фамилии жили в зоне смешения диалектов, где южнорусские черты соседствовали с северными. Так что в основе фамилии — не географическая метка, а живой язык, сокративший громоздкое имя до короткого и привычного прозвища.