Фамилия Пантюшенков строится по редкой и неочевидной модели, что сразу отличает её от более частых Пантелеевых или Пантюхиных. В основе лежит имя Пантюша — одна из уменьшительных форм крестильного имени Пантелеимон (в русской традиции часто звучало как Пантелей). Имя греческое, означает «всемилостивый», но в быту оно давало богатый ряд производных: Пантя, Пантюха, Пантюша. От последнего через суффикс -енк- и образовалась первоначальная форма Пантюшенко — типичное украинское или южнорусское отчество: «сын Пантюши».

Ключевая особенность — суффикс -ов, который прирастили к уже готовой фамилии на -енко. Это частая история для переселенцев с Украины или из южных губерний России: когда носители фамилии Пантюшенко попадали в среду, где преобладали фамилии на -ов, окончание меняли для унификации. Так Пантюшенко превратился в Пантюшенкова. Такая двойная суффиксация (сначала уменьшительное -енк-, потом патронимическое -ов) встречается нечасто и говорит о том, что предки, скорее всего, жили на стыке двух культурных традиций.

Географически фамилия тяготеет к Брянской, Курской, Белгородской областям и прилегающим районам Украины — именно там активно смешивались русская и украинская антропонимические системы. В XIX веке носители фамилии чаще всего были государственными крестьянами или однодворцами, то есть людьми, которые несли службу на южных рубежах и имели личную свободу, но не принадлежали дворянству.

Правописание с буквой «ю» после «т» — ещё одна деталь, которая выбивается из общего ряда. Если бы фамилия образовалась от полного имени Пантелеймон, мы бы ждали форму Пантелешенков или Пантелеев. Но Пантюшенков прямо указывает на просторечное, бытовое произношение имени, где «е» перешло в «ю» под влиянием мягкого «т». Такая фонетическая запись закрепилась в документах и стала родовым знаком.