Фамилия Пантюшенкова — женская форма от Пантюшенков, и её разбор стоит начать с суффикса, который сразу выдаёт географию и социальный слой. Суффикс -енков характерен для южнорусских и, шире, украинско-русских пограничных областей (Курская, Воронежская, Белгородская, Ростовская губернии). В отличие от северных -ов и -ев, -енков часто указывал на принадлежность к младшей ветви рода или на прозвищное происхождение, а сама модель образования фамилий на -енков активно использовалась в среде крестьян и однодворцев, то есть потомков служилых людей, осевших на южных рубежах.

Основа фамилии — Пантюшенок, а та, в свою очередь, восходит к имени Пантюша. Это просторечная, уменьшительная форма от крестильного имени Пантелеймон (греч. «всемилостивый») или реже — от Пантелея. В русской народной среде имя Пантелеймон давали в честь святого великомученика и целителя, и в быту оно сокращалось до Пантя, Пантюха, Пантюша. Таким образом, Пантюшенок — это «маленький Пантюша», то есть сын или потомок человека по прозвищу Пантюша. Суффикс -енок (с ударением на последнем слоге в исходной форме) в южнорусских говорах выполнял ту же роль, что стандартное -ович: указывал на отчество или семейную принадлежность.

Менее вероятная, но допустимая версия связывает основу с диалектным словом «пантюха» — так в некоторых регионах называли нерасторопного или простоватого человека. Однако в ономастике принято сначала проверять гипотезу о происхождении от канонического имени, и для Пантюшенкова она выглядит убедительнее: имя Пантелеймон было распространено, а прозвищная версия не подкреплена широкой фиксацией в словарях русских говоров.

Фамилия редкая, и её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких соседних сёл, где закрепилась ветвь Пантюшенковых. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках её стоит искать преимущественно в Курской и Воронежской губерниях. Ударение в фамилии, судя по аналогиям (Бабенков, Коваленков), падает на второй слог: Пантю́шенкова, хотя в быту возможны колебания.