Фамилию Панюгин трудятся объяснять через два корня, и оба ведут в крестьянскую и мещанскую среду. Самая прямая и прозрачная версия — от имени Панюга. Это уменьшительная форма крестильного имени Панкратий (в просторечии Панкрат) или, реже, Пантелеймон (Пантелей). У восточных славян суффикс -юг- (-юг-а) давал прозвищам и уменьшительным именам оттенок просторечия, иногда даже грубоватости: Ванюга, Петюга, Митюга. Соответственно, Панюга — свой парень, Панкрат или Пантелей в домашнем, деревенском обиходе. Фамилия образована по типичной модели: прозвище на -а → Панюгин («чей?» — сын Панюги).

Есть и вторая версия, менее популярная, но с правом на существование. В северных и сибирских говорах словом «панюга» называли вид бредня, рыболовной сети. В этом случае фамилия — прозвище рыбака или того, кто такие сети плел. Однако здесь слабое место: прозвища по орудиям труда чаще давали через суффикс -ник (сетник, бредник), а форма на -юга для названия снасти нехарактерна. Поэтому большинство ономастов склоняются к первой версии — от имени Панюга.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку европейской России: Вологодская, Кировская, Архангельская области, а также Удмуртия. Встречается и в Сибири, куда переселенцы уходили в XIX веке. Сословный состав — почти исключительно государственные крестьяне и мещане; дворянских родов Панюгиных в «Бархатной книге» и гербовниках нет.

Стоит заметить, что фамилия Панюгин — не единственная в этом гнезде. Однокоренные Панюков, Панютин и Панюшин образованы от тех же уменьшительных форм (Панюк, Панюта, Панюша), но с разными суффиксами. Панюгин стоит особняком именно из-за редкого суффикса -юг-, который в русских фамилиях встречается нечасто и почти всегда указывает на устное, нецерковное происхождение прозвища.