Фамилия Пентеговы почти наверняка обязана своим появлением деревне Пентеги в Сарапульском районе Удмуртии. Это самый прямой и логичный ответ на вопрос о её происхождении: такую фамилию получал человек, который перебрался в другое место, — за ним закреплялось прозвище по названию родной деревни. Подобная модель образования фамилий от названий мелких деревень и сёл была широко распространена на севере и востоке европейской части России, и Удмуртия здесь не исключение. В пользу этой версии говорит и география: фамилия и сегодня встречается преимущественно у жителей Удмуртии и соседней Пермской области, то есть там, куда обычно переселялись крестьяне из окрестностей Сарапула.

Суффикс -ов в фамилии указывает на притяжательное значение: «сын такого-то» или «из семьи такого-то». Первоначально прозвище Пентег, вероятно, звучало как «Пентегов сын», и лишь затем закрепилось в качестве фамилии за всем родом. В этом смысле фамилия Пентеговы — типичный памятник крестьянской ономастики, где основой чаще служило не личное имя, а именно географическая привязка.

Существует и альтернативная версия, выводящая фамилию из прозвища Пендик. В тверских и рязанских говорах этим словом называли человека, который ест, но не работает, а также неуклюжего, грубого парня, неспособного к учению. Сторонники этой гипотезы предполагают, что первоначальная форма фамилии была Пендиков, а позднее, в результате исторических изменений, она трансформировалась в Пентегов. Однако эта версия выглядит заметно слабее: слишком велико фонетическое расстояние между формами, и слишком очевидна связь с реально существующей деревней Пентеги. Скорее всего, она возникла как попытка объяснить необычное звучание фамилии, не имея под рукой географических данных.

Точное время возникновения фамилии определить сложно: процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, и у крестьянства он завершился позже, чем у дворянства или купечества. Можно лишь утверждать, что фамилия Пентеговы закрепилась не ранее XVII–XVIII веков, когда подобные прозвища по месту выхода стали передаваться по наследству. Сама деревня Пентеги, давшая ей имя, существует и сегодня, что делает эту фамилию редким примером прямой и до сих пор читаемой связи человека с его малой родиной.