Фамилия Пенизев — редкая и неочевидная по происхождению. Её основа не лежит на поверхности, и это как раз тот случай, когда разумнее строить гипотезы, а не выдавать одну версию за истину.

Самый вероятный путь — от прозвища или нецерковного имени Пенизь. В русских говорах слово «пенизь» могло означать нечто мелкое, незначительное или скупое (сравните с диалектным «пениться» — скупиться, жалеть). Прозвища, данные по черте характера, были обычным делом: Пенизь — человек прижимистый или дотошный до мелочей. Суффикс -ев указывает на принадлежность («чей сын?» — Пенизев), то есть потомок Пенизя.

Менее убедительна, но возможна связь с искажённым вариантом имени Пантелеймон (в просторечии Пентелей, Пеня). Такое сокращение могло дать форму Пенизь, но тогда фамилия скорее писалась бы как Пентелев или Пеняев. Пенизев стоит особняком.

Встречаемость фамилии крайне низкая, в основном фиксируется в центральных и северных областях России. Сословный состав предков определить трудно: фамилии на -ев в равной степени могли носить и крестьяне, и мещане, и духовенство. Но само прозвище Пенизь — бытовое, простонародное, что склоняет к мысли о крестьянском или посадском происхождении.

Написание фамилии устойчивое, без вариантов. В дореволюционных документах могла встречаться форма «Пенизѣвъ» (с ятем), но корень оставался неизменным. Из-за редкости фамилия не попала в большинство массовых ономастических справочников, и её разбор — это работа с косвенными данными: диалектной лексикой, моделями прозвищ и географией носителей.