Фамилия Пентелина — довольно редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), эта явно связана с прозвищем или профессиональным занятием. Ключ к разгадке — основа «пентел-», которую можно связать с диалектным словом «пентель» или «пентелёк». В южнорусских и украинских говорах так называли засов, запор, деревянную задвижку. Человек, получивший прозвище Пентель, мог быть мастером по изготовлению таких засовов, либо его так прозвали за характерную черту — например, за привычку плотно запирать двери.

Суффикс «-ин» указывает на типичную русскую модель образования фамилий от названий профессий или прозвищ, оканчивающихся на согласный. Таким образом, Пентелина — это «дочь (или жена) Пентеля». Мужская форма фамилии — Пентелин. Встречается она в основном в центральных и южных областях России, а также в среде потомков переселенцев с Украины, что подтверждает диалектную природу корня.

Существует и менее вероятная, но возможная версия: связь с греческим словом «пенте» (пять). Однако в русской ономастике фамилии, образованные от числительных, обычно выглядят иначе (Пятин, Пятаков). Прямой переход греческого числительного в фамилию в крестьянской среде маловероятен. Поэтому версия с засовом-пентелем остаётся основной и самой правдоподобной: предок носительницы этой фамилии, скорее всего, был плотником или сторожем, чья работа была связана с запорами и задвижками.