Фамилия Пеньтюхина — женская форма фамилии Пеньтюхин, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса, который сразу выдаёт географию. Суффикс -их- (в мужском варианте Пеньтюхин, а не Пеньтюхов) указывает на северную или северо-восточную модель образования: такие фамилии типичны для Архангельской, Вологодской областей, а также для Вятки и Пермского края. В отличие от центрально-русских фамилий на -ов/-ев, которые означали «сын такого-то», фамилии на -ин в этом регионе часто образовывались напрямую от прозвища или имени отца в краткой форме.

Основа фамилии — прозвище Пеньтюх. Его происхождение прозрачно, но не единственно. Первая и самая очевидная версия: связь со словом «пень». Прозвище Пень мог получить человек коренастый, крепкий, упрямый или, наоборот, нерасторопный, «как пень». Форма Пеньтюх — это экспрессивный вариант с суффиксом -юх-, который в русских говорах придаёт слову оттенок грубоватой ласки или пренебрежения (сравните: дядя — дядюха, племянник — племянюха). То есть Пеньтюх — это «пень» в уменьшительно-пренебрежительном или шутливом значении.

Вторая, менее очевидная версия, уходит в диалектную лексику. В некоторых северных говорах «пентюх» — не просто производное от «пня», а отдельное слово, означающее неуклюжего, мешковатого человека, увальня. Словарь Даля фиксирует «пентюх» именно в этом значении, с пометкой «вятское, пермское». Это идеально ложится на географию фамилии на -ин: носители фамилии Пеньтюхины, скорее всего, родом из тех мест, где слово «пентюх» было в ходу как обидное, но бытовое прозвище.

Спорные версии, связывающие фамилию с финно-угорскими корнями (например, с коми-пермяцкими словами), выглядят натяжкой. Во-первых, русская словообразовательная модель с суффиксом -юх- и прозрачная внутренняя форма «пень» объясняют фамилию без привлечения иноязычного материала. Во-вторых, прозвища от физических качеств или особенностей поведения — один из самых массовых источников русских фамилий. Поэтому версия с диалектным «пентюх» остаётся основной и наиболее правдоподобной.

Таким образом, предок современных Пеньтюхиных — это, скорее всего, человек, которого в деревне на Севере или Вятке прозвали Пентюхом за медлительность или грузность. Фамилия закрепилась в форме притяжательного прилагательного: «чей сын?» — Пеньтюхин, то есть сын Пеньтюха. Женская форма Пеньтюхина, соответственно, означает «жена или дочь Пеньтюхина».