Фамилия Пеньшина — женская форма фамилии Пеньшин, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем или именем Пеньша. В основе лежит слово «пень» — обрубок дерева, коряга. В русских говорах «пень» имел и переносные значения: так могли назвать упрямого, неповоротливого человека или того, кто «застрял» на месте, не продвигается в делах. Прозвище Пеньша — это уменьшительно-ласкательная или пренебрежительная форма, образованная с помощью суффикса -ш-, который часто встречается в неофициальных именах (Тимоша, Яша, Пеньша — от Пень). Фамилии на -ин традиционно указывали на принадлежность: «чей сын?» — Пеньшин, то есть сын Пеньши.

Интересно, что суффикс -ш- в прозвищах не так распространён, как -к- (Пенька) или -ок- (Пенёк), что делает фамилию Пеньшин более редкой по словообразовательной модели. Можно предположить, что прозвище возникло не в центральных областях, а на севере или востоке Руси, где диалекты активнее использовали такие формы. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с именем Пеньша, особенно в Вятской и Пермской губерниях — регионах, где лесное хозяйство и охота были основными промыслами, и «пень» был частью повседневного пейзажа.

По сословной принадлежности Пеньшины, скорее всего, были крестьянами или однодворцами. Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не зафиксировано. Встречается также вариант Пеньшов — с суффиксом -ов, что указывает на иное диалектное окончание прозвища. Для носительницы фамилии Пеньшина важно помнить: её предка могли прозвать Пеньшей за коренастость, упрямство или за то, что он жил на вырубке, у пней. Прямой связи с растением «пенька» (конопля) нет, хотя в редких случаях могло быть и такое переосмысление — но это уже более поздняя народная этимология, не подтверждённая историческими данными.