Фамилия Пеневская — женская форма фамилии Пеневский, а та, в свою очередь, образована от географического названия. Типичная «польская» модель на -ский/-цкий указывает на дворянское или шляхетское происхождение носителя, но в XIX веке такие фамилии активно принимали и крестьяне, и мещане, особенно на западе Российской империи.

Корень «Пен-» может восходить к нескольким топонимам. Самый вероятный — название населённого пункта Пенево или Пеново. Такие сёла есть в Тверской и Псковской областях, а также в Беларуси (Пеневичи). В этом случае предок Пеневского был либо владельцем, либо уроженцем такого места. Вторая версия — основа от прозвища Пень, которое давали коренастому, упрямому или нерасторопному человеку. Тогда фамилия образована по той же модели, что и Пеньковский, но с меньшей распространённостью.

Интересно, что фамилия Пеневская встречается редко и имеет выраженную географическую привязку к современной Беларуси и Смоленщине. Это косвенно подтверждает её происхождение от названия деревни, а не от прозвища: в польско-литовских землях фамилии на -ский чаще закрепляли за шляхтой по названию имения. В России же такие фамилии иногда давали семинаристам — по названию села, откуда они родом.

Суффикс -ев- в основе (Пен-ев-ский) указывает на притяжательное значение: чей? — Пенев, то есть «принадлежащий Пеню» (если от прозвища Пень). Однако в топонимической версии это просто фонетическое оформление названия. Разобраться точнее можно только по архивным записям: если предок записан как Пеневский в ревизских сказках, скорее всего, он выходец из конкретной деревни.

В целом фамилия звучит аристократично, но её носители в большинстве своём были, вероятно, мелкими землевладельцами или крестьянами, получившими фамилию по месту жительства.