Фамилия Павлюнина — это женская форма, а её основа — мужская фамилия Павлюнин, которая строится по редкой для русского языка модели. Чаще всего мы встречаем фамилии с суффиксом -ин, образованные от имён на -а или -я: Павлов — от Павел, а вот Павлюнин — от уменьшительной формы Павлюня. Такая модель указывает на то, что предка звали ласкательно или обиходно: Павлюня — это вариант имени Павел, распространённый в южнорусских и украинских говорах.

Если смотреть на словообразование, то здесь работает цепочка: Павел → Павлюня (уменьшительное) → Павлюнин (буквально «сын Павлюни»). В отличие от массовых фамилий на -ов (Павлов), форма на -ин с таким корнем встречается реже и чаще локализуется в регионах, где было сильно влияние западнорусских или малороссийских диалектов. В частности, фамилия Павлюнин и её производные фиксируются в исторических документах по Смоленской, Брянской и югу Псковской губерний.

Есть и вторая, более прозаичная версия. В некоторых говорах «павлюня» могло быть прозвищем — не только от имени, но и от глагола «павлить» (медлить, лениться) или от слова «павлин» (в переносном смысле — франт, щеголь). Однако эта гипотеза слабая: в пользу именной основы говорит устойчивость суффикса -юн- в русских уменьшительных именах (Ванюня, Костюня, Павлюня), а прозвищные фамилии с таким окончанием почти не встречаются.

Сословная принадлежность носителей фамилии не закреплена: Павлюнины могли быть и крестьянами, и однодворцами, и мещанами. Социальный контекст здесь не даёт однозначного ответа — фамилия не дворянская, но и не исключительно крестьянская. По данным переписей XIX века, основная масса Павлюниных жила в Курской и Орловской губерниях, что косвенно подтверждает южное происхождение основы.

Интересная деталь: в некоторых метрических книгах фамилию записывали через «ё» — Павлюнёв, что указывает на колебания в произношении. Но вариант с «и» закрепился как основной, вероятно, под влиянием письменной традиции. Таким образом, Павлюнина — это фамилия с чёткой географической привязкой к югу и юго-западу России, образованная от ласкательного имени, которое носил предок.