Фамилия Павлунков — редкий случай, когда фамилия на -ов образована не напрямую от крестильного имени, а через уменьшительную форму с суффиксом -ун-. В основе лежит имя Павел (от латинского paulus — «малый»). Но не Павел и не Павлов дали начало этой фамилии, а народная, разговорная форма Павлун — так в быту могли называть Павла, особенно в северных и центральных губерниях России. Суффикс -ун- в русских именах придавал оттенок ласкательности или, реже, ироничной характеристики (ср. говорун, крикун). Соответственно, Павлун — это «маленький Павел» или просто ласковое обращение к Павлу.

Модель образования типична для русских фамилий: отчество от прозвища или канонического имени. Павлунков буквально означает «сын Павлуна». Фамилия закрепилась в форме притяжательного прилагательного с суффиксом -ов-, что характерно для основной массы русских фамилий, возникших в XV–XVII веках среди крестьян и посадских людей.

Географически фамилия Павлунков тяготеет к северо-западу России. В переписях XIX века она встречается в Новгородской, Псковской и Вологодской губерниях, а также в Сибири — в местах, куда переселялись крестьяне из этих регионов. Встречается вариант Павлунков с ударением на последний слог, что тоже указывает на северное происхождение.

Интересно, что фамилия не стала массовой, в отличие от Павлова или Павлухина. Это говорит о том, что форма Павлун бытовала локально, возможно, в отдельных говорах. В ономастических работах Б. Унбегауна и В. Никонова фамилия не упоминается как частотная, но её словообразовательная модель — с суффиксом -ун- — хорошо описана. Если сравнивать с однокоренными, то Павлунков стоит в одном ряду с Павлуниным, Павлухиным, Павлушиным, но отличается более редким суффиксом.

Таким образом, предки носителя фамилии Павлунков — скорее всего, крестьяне или посадские люди из северных губерний России, а сама фамилия — живое свидетельство того, как местный говор переработал церковное имя в привычное прозвище.