Фамилия Педюсева — редкая и неочевидная, её основа не лежит на поверхности. Чтобы понять её происхождение, нужно разобрать словообразовательную модель. Фамилия имеет типичную русскую патронимическую форму с суффиксом -ев, указывающую на принадлежность: «чей?» — Педюсев, то есть потомок человека по имени или прозвищу Педюс. Женская форма Педюсева — это вариант той же фамилии по мужской линии, закрепившийся за женщинами.

Самая вероятная версия связывает основу Педюс- с диалектным глаголом «педюсить» или «педюкать». В северных и сибирских говорах это слово означало «клянчить, выпрашивать, надоедать просьбами». Соответственно, Педюсом могли прозвать назойливого, приставучего человека, который постоянно чего-то просил. Прозвища по поведению — один из самых древних и распространённых типов русских фамилий, поэтому эта версия выглядит наиболее правдоподобной. Менее убедительна гипотеза о связи с именем Пётр (через формы Петюня, Петюс), так как фамилия Педюсева географически привязана к Вологодской и Архангельской областям, где слово «педюсить» действительно фиксировалось, а форма «Педюс» как производная от Петра нигде не встречается.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает, что основа фамилии оканчивалась на мягкий согласный или шипящий (Педюс). Сама фамилия — явно недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская. В дореволюционных метрических книгах по Вологодской губернии фамилия Педюсев встречается спорадически, что подтверждает её локальный, а не общерусский характер. Таким образом, предки носителей фамилии Педюсева, вероятнее всего, жили на Русском Севере и получили прозвище за особенность характера или манеру поведения.