Фамилия Пеняев — это отчество, образованное от нецерковного, мирского имени Пеняй. Такие имена были данью древней языческой традиции двуименности: второе, «защитное» имя давали ребёнку, чтобы уберечь его от сглаза или наделить нужными качествами. Потомок человека по имени Пеняй со временем получал фамилию Пеняев — по обычной русской модели «чей сын»: Пеняй → Пеняев.

С корнем здесь не всё однозначно, и это как раз тот случай, когда у фамилии есть две равноправные версии происхождения. Первая ведёт к коми-пермяцкому слову «пеня» — «досада, неудовольствие». Вторая — к мокшанскому «пеняцямс», то есть «жаловаться». В обоих случаях имя Пеняй звучит как оберег: родители, надеясь, что сын вырастет красивым и здоровым, называли его так, словно заранее «отводили» от него хворобы и беды. Правдоподобность обеих версий подкрепляется тем, что фамилия бытует в регионах, где исторически пересекались русские, коми и мордовские (мокшанские) земли — в Предуралье и Поволжье.

Стоит заметить, что в русском языке есть и глагол «пенять» — «укорять, жаловаться», и имя Пеняй вполне могло возникнуть на местной почве, без прямого заимствования из финно-угорских языков. Но поскольку письменных свидетельств о том, кто именно и где первым получил это имя, не сохранилось, точное место и время возникновения фамилии Пеняев установить сложно. Процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, и о конкретном родоначальнике можно только строить догадки.

Сама словообразовательная модель типична для русского ономастикона: суффикс -ев присоединялся к основам на мягкий согласный или -й. В данном случае основа «Пеняй» дала форму «Пеняев», что полностью укладывается в правила. Родственные фамилии — Пенягин, Пеняков, Пенюгин — встречаются реже, и все они восходят к той же основе, но с разными уменьшительными или пренебрежительными суффиксами. Это говорит о том, что имя Пеняй не было единичным, а бытовало в народной среде достаточно широко, чтобы породить целое гнездо фамилий.

Итог простой: Пеняевы — потомки человека, которого в старину звали Пеняем. Имя, скорее всего, носило охранительный смысл, а сама фамилия — живой след народной традиции, уходящей корнями в дохристианскую эпоху.