Фамилия Панунцев — одна из тех, где исходное слово почти исчезло из живого языка, а фамилия осталась. Основа здесь — «панун» или «пануня». Скорее всего, это диалектное или искажённое имя, прозвище. Самый прямой путь: перед нами вариант фамилии Пануньцев, где корень «Панунь» — уменьшительная форма от канонического имени Пантелей (Пантелеймон) или, реже, от Панфил. В русских говорах имя Пантелей упрощали до Паня, Панюня, Панунь — так и появлялись фамилии Панюков, Панютин, Панунцев.

Суффикс -ев указывает на притяжательную модель: Панунец — так могли называть сына или потомка человека по прозвищу Панун. Окончание -ец в основе (Панун-ец) характерно для северных и сибирских говоров, где так образовывали прозвища по отцу или по месту: «чей? — Панунцев, то есть сын Панунца». В некоторых регионах «пануня» могло быть и прозвищем — шутливым или насмешливым. В словаре В. И. Даля «пануня» не зафиксировано, но есть «паня» — нянька, пестун (в южных говорах). Впрочем, для фамилии это маловероятно: прозвище «нянька» не дало бы столько потомков.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная: основа от тюркского «пан» (господин, барин) с русским уменьшительным суффиксом -ун. Тогда Панун — «маленький барин» или «баринок». Однако такая модель редка для русских фамилий, и если бы корень был тюркским, скорее появилось бы Панунов, а не Панунцев.

Фамилия редкая. Встречается в основном в центральной России и Поволжье, единичные записи есть в архивах Рязанской и Нижегородской губерний. В списках однодворцев и крестьян XVIII–XIX веков Панунцевы не выделяются в отдельное сословие — скорее всего, это потомки крестьян или мещан. Никаких дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Так что перед нами типичная «домашняя» фамилия, образованная от имени или прозвища, которое уже ушло из обихода.