Фамилия Павлунина образована от имени Павлуня — народной, обиходной формы крестильного мужского имени Павел. В переводе с латыни Павел значит «маленький», и это имя веками оставалось одним из самых частых на Руси, поэтому и производных от него фамилий возникло множество: Павлов, Павлухин, Павлушин, Павлуцкий. Павлунина стоит в этом ряду особняком: её основа — не стандартная уменьшительная форма, а разговорный вариант Павлуня, который бытовал в крестьянской и мещанской среде. Именно это указывает на то, что основатель рода Павлуниных, скорее всего, вышел из простого сословия, где полные имена в быту заменяли короткими домашними прозвищами.

Суффикс -ин в фамилии — древний и типичный для северных и центральных русских земель: он отвечает на вопрос «чей?» и буквально означает «сын Павлуни» или «человек из семьи Павлуни». Такая модель образования фамилий закрепилась в XV–XVII веках, когда дети и внуки Павлунь начали писаться Павлуниными. Само имя Павлуня, в отличие от более распространённого Павла или Павлуши, встречалось реже, поэтому фамилия получилась заметной и не слилась с массой однокоренных. В документах XVIII–XIX веков встречается и написание с одним «н» — Палунина, но оно отражает лишь местное акающее произношение, а не другое происхождение.

Интересно, что фамилия Павлунина сохранила архаичный оттенок: в современном русском языке форма Павлуня почти вышла из употребления, уступив место Павлуше или Павлику. Таким образом, носители фамилии несут в себе память о том, как звучало имя их предка в эпоху, когда фамилии только закреплялись. Сегодня Павлунины встречаются преимущественно в Поволжье и на Урале, что согласуется с историей заселения этих регионов выходцами из центральной России. Точных сведений о знаменитых носителях фамилии нет — это рядовая, но оттого не менее ценная фамилия, за которой стоит живая история конкретного рода.