Фамилия Павнежев — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В ней отчётливо выделяется основа «Павнеж-» и фамильный суффикс -ев, типичный для русских фамилий, образованных от основ на мягкий согласный или шипящий. Однако корень слова неочевиден.

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным или старым прозвищем «Павнега» или «Павнеж». В русских говорах, особенно северных и вологодских, слово «павна» могло означать «павлин» (от греческого «павлин» через церковнославянский), а суффикс -ег/-еж иногда придавал слову пренебрежительный или уменьшительный оттенок. Таким образом, Павнежа — это «павлинчик», «павлинёнок», то есть прозвище щеголя, человека, любящего ярко одеваться или вести себя напоказ. В ономастике известна фамилия Павлинский, образованная от того же корня, но Павнежев стоит особняком — это не книжная, а живая, народная форма.

Менее распространённая, но возможная гипотеза — связь с географическим названием. В бассейне реки Сухоны, в Вологодской области, встречаются топонимы с корнем «Павн-» (например, деревня Павнино). Если существовало селение Павнежи (ср. Онежа, Видлица), то его житель мог получить прозвище «Павнеж», а его потомки — фамилию Павнежевы. Однако письменных подтверждений такому топониму пока нет.

Фамильный суффикс -ев указывает на принадлежность: Павнежев буквально значит «сын Павнежа». Это типичная патронимическая модель, которая окончательно закрепилась в XV–XVII веках, когда крестьяне и посадские люди получали фамилии по имени или прозвищу отца. Сословная принадлежность первых носителей, скорее всего, была крестьянской или мещанской — дворянские роды с такой фамилией в исторических документах не зафиксированы.

Встречаемость фамилии крайне низкая. Основной ареал современных Павнежевых — центральные области России (Московская, Тверская, Ярославская), что может указывать на миграцию с севера в более позднее время. Из-за редкости фамилии и отсутствия вписанных в историю «громких» носителей, её точная этимология остаётся предметом реконструкций, но прозвищная версия — от «павлин» — выглядит наиболее убедительной и органичной для русской народной традиции.