Фамилия Пенченкова — женская форма от Пенченков, и её разбор стоит начать с суффикса. Модель на -ов/-ев — самая распространённая в русских фамилиях, она указывает на принадлежность: Пенченков буквально «сын Пенченка» или «из семьи Пенченка». А вот основа «Пенченк-» нестандартна. В ней просматривается двойной суффикс: сначала уменьшительный -енк- (характерный для украинской и южнорусской традиции, как в «Петренко» — Петр), затем ещё один, уже русский, -ов. То есть исходное прозвище или имя звучало как Пенченко.

Корень «Пенч-» — самое интересное. Скорее всего, он восходит к прозвищу Пенч или Пенча. В говорах пенчать означало «ворчать», «брюзжать», а пенча — ворчун. Человек с таким прозвищем мог получить его за неуживчивый характер. Есть и другая, менее очевидная версия: от диалектного пенчик — «петух» (звукоподражательное, по крику). Но в ономастике чаще ссылаются именно на значение «ворчун» — это типичная модель для прозвищ по поведению.

Географически фамилия Пенченков (и Пенченкова) тяготеет к южным областям России — Курской, Белгородской, Воронежской, а также к Украине. Это объяснимо: форма на -енко там была обычной для прозвищ, а добавление -ов произошло при русификации документов в XIX веке. В метрических книгах XIX века можно встретить оба варианта: Пенченко и Пенченков, причём первое чаще у казаков и крестьян.

Сословно предки Пенченковых, скорее всего, были крестьянами или однодворцами (государственными крестьянами южной окраины). Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не зафиксировано. Встречается также редкая вариация Пенченковы — с ударением на второй слог, что может указывать на местный говор.

Если подводить итог, то фамилия Пенченкова рассказывает о предке, которого окружающие запомнили как брюзгу или ворчуна, а его потомки, перебравшись севернее или попав под российскую бюрократию, обзавелись стандартным окончанием -ов. Ничего героического или знатного, но зато живая история языка и быта.