Основой фамилии Пеняев послужило мирское имя Пеняй. Наличие второго, мирского, имени было своеобразной данью древней языческой традиции двуименности. Фамилия Пеняев образована от нецерковного имени Пеняй, которое восходит к коми-пермяцкому слову «пеня» - «досада, неудовольствие» или мокшанскому «пеняцямс» - «жаловаться». В данном случае, надеясь иметь красивого и здорового мальчика, родители назвали его Пеняй. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Пеняй, со временем получил фамилию Пеняев.