Фамилия Парфенюкова — женская форма от Парфенюков, а тот, в свою очередь, принадлежит к распространённому на Русском Севере и в Сибири типу фамилий с суффиксом -юк(ов). Если на юге России и в Беларуси фамилии на -юк обычно означали «сын» или «младший родственник» (Парфенюк — сын Парфена), то в северорусской традиции суффикс -юк- нередко сливался с патронимическим -ов, образуя двойную модель: Парфенюков. Так фамилия закреплялась уже в трёхчленном виде, характерном для великорусских говоров.

В основе лежит крестильное имя Парфён (каноническая форма Парфений, от греческого παρθένος — «девственник», «чистый»). В святцах это имя носил святой Парфений, епископ Лампсакийский, почитаемый как целитель. В народной среде имя Парфён было популярно в XVI–XVII веках, особенно в крестьянской и купеческой среде, но к XIX веку стало считаться простонародным и редким.

Географически фамилия Парфенюкова привязана к регионам, где активно использовалась модель на -юков: это Вологодская, Архангельская, Кировская области, а также Пермский край и Зауралье. Встречаются варианты написания с буквой «о» в ударном слоге — Парфёнюкова, что отражает местное произношение имени Парфён через «ё».

С точки зрения социального происхождения, носители фамилии — потомки крестьян или посадских людей, получивших фамилию по отцу или деду. Дворянских родов с такой фамилией в исторических документах не зафиксировано. Интересная деталь: в переписных книгах XVII века встречаются записи «Парфенюк» как личное прозвище, а не фамилия — это говорит о том, что фамилия могла сформироваться достаточно поздно, уже в XVIII–XIX веках, когда прозвища начали передаваться по наследству.