Фамилия Пенязев — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а напрямую денежная единица. Корень здесь — «пенязь», старинное русское название монеты, восходящее через польское pieniądz к древневерхненемецкому pfenning (пфенниг). В древнерусском языке «пенязь» означал мелкую серебряную монету, а в более широком смысле — деньги вообще. Таким образом, Пенязев — это буквально «сын пенязя», то есть потомок человека, носившего прозвище Пенязь.

Суффикс -ев указывает на патронимическую модель: фамилия образована от прозвища отца. Прозвище Пенязь могли дать по разным причинам. Самая вероятная — скупой или очень расчетливый человек, который «с пенязем не расстанется», то есть считает каждую копейку. Менее распространенная версия — человек, имевший дело с деньгами: меняла, сборщик податей, казначей при небольшом хозяйстве. В новгородских и псковских землях, где были сильны торговые связи с Западом и в ходу были иноземные монеты, прозвище могло закрепиться за купцом или ростовщиком.

В русских говорах слово «пенязь» имело и переносное значение — «скупец», «скряга». В «Толковом словаре» Владимира Даля это значение зафиксировано. Поэтому не исключено, что прозвище носило не столько профессиональный, сколько характерологический оттенок. В любом случае, фамилия Пенязев — одна из немногих «денежных» фамилий, наряду с Грошовым, Алтыновым, Денежкиным, но с более узкой и конкретной этимологией.

Фамилия встречается в основном в центральных и южных регионах России, а также на Украине, что подтверждает ее общеславянский характер. Вариант написания с буквой «я» (Пенязев, а не Пенезев) закрепился под влиянием аканья или местного произношения. В дореволюционных источниках можно встретить форму Пенязевъ, а также родственную фамилию Пенязь — без суффикса, что типично для украинской и белорусской традиции. Носители фамилии, скорее всего, происходили из мещан или крестьян, но не из высших сословий: прозвища, связанные с деньгами, в дворянской среде почти не встречались.