Фамилия Пехнов — редкий случай, когда прозвищная основа почти полностью вытеснила память о крестильном имени. В отличие от большинства русских фамилий на -ов, образованных от Иванов, Петров или Сидоров, Пехнов происходит не от церковного имени, а от уличного прозвища. В основе лежит слово «пех» или «пеха» — в старых русских говорах так называли того, кто ходит пешком, пехотинца, а иногда и просто медлительного, тяжелого на подъем человека. В словаре Даля «пех» — однокоренное к «пеший», «пехота», с оттенком простонародной грубоватости. Таким образом, первый носитель фамилии был, скорее всего, крестьянином или посадским, который получил прозвище за манеру ходьбы или за принадлежность к пешему войску.

Модель образования типична для восточнославянской антропонимии: к основе Пехн- (с суффиксом -н-, который часто придавал прозвищу оттенок длительности или свойства: «пехнуть» — толкаться, идти с трудом) прибавили притяжательный суффикс -ов. Изначально это означало «сын Пехна» или «принадлежащий Пехну». Фамилия закрепилась в среде крестьянства и мещанства, так как дворянские фамилии чаще образовывали от полных христианских имен или географических названий.

Географически фамилия Пехнов тяготеет к северо-западным и центральным регионам России. По данным современных исследований, наибольшая концентрация носителей встречается в Псковской и Тверской областях, а также в бывших новгородских землях. Это косвенно подтверждает версию о прозвище из местных говоров — именно в этих краях слово «пеха» и его производные были особенно употребительны. Встречается фамилия и в Белоруссии, где могла возникнуть независимо от русской ветви.

Интересно, что в некоторых писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются прозвища Пех и Пехоня, но фамилия Пехнов фиксируется в документах сравнительно поздно — в основном с XVIII века, когда крестьян начали массово записывать по фамилиям. Это объясняет, почему у фамилии нет широко известных дворянских представителей: её носители — потомки тех самых пеших людей, чьи имена редко попадали в родословные книги.