Фамилия Пенясова — женская форма фамилии Пенясов, и её разбор стоит начать с мужского варианта, чтобы понять корень. Основа здесь — «пеняс», и это редкий случай, когда фамилия образована не от имени, профессии или очевидного прозвища, а от слова, которое почти исчезло из живого языка. Скорее всего, в основе лежит диалектное или устаревшее слово «пеня», которое в русских говорах означало не только упрёк или выговор (отсюда «пенять»), но и денежный штраф, неустойку. В некоторых регионах «пеней» называли и саму жалобу, и взыскание. Тогда Пенясов — это «сын человека, связанного с пеней»: либо сборщика штрафов, либо того, кто сам часто их платил, либо просто получившего такое прозвище за ворчливый характер.

Суффикс «-ов» указывает на типичную русскую патронимическую модель: отчество или прозвище отца перешло в фамилию. Пенясов, как и Кузнецов или Петров, означает «чей?» — принадлежащий Пенясу. А вот само слово «пеняс» — это, вероятно, искажённая или народная форма от «пенязь» (денежная единица) или от «пеня» с добавлением суффикса «-ас», который в северных и сибирских говорах мог придавать слову оттенок уменьшительности или пренебрежения. Встречаются и другие версии: в некоторых говорах «пеняс» — это тот, кто постоянно «пеняет», то есть упрекает, брюзжит. Такое прозвище могли дать человеку с характером.

Географически фамилия Пенясов (и, соответственно, Пенясова) редкая. По данным современных телефонных справочников и архивов, она встречается в основном в Поволжье и на Урале, особенно в Пермском крае и Удмуртии. Это косвенно подтверждает диалектное происхождение: именно в этих местах бытовали говоры, где слово «пеня» имело хождение в быту. В центральных областях России фамилия почти не фиксируется.

О сословной принадлежности предков Пенясовых сказать что-то определённое трудно. Отсутствие дворянских гербов и упоминаний в родословных книгах указывает на крестьянское или мещанское происхождение. Скорее всего, первый носитель прозвища Пеняс был простым человеком, которого так окрестили за манеру постоянно жаловаться или за то, что он разбирал споры и взыскивал долги — своего рода деревенский судья-самоучка. В любом случае, фамилия Пенясова — это живой след русской народной речи, где слово, сегодня почти забытое, закрепилось в фамильном имени.