Фамилия Пенязева — женская форма мужской фамилии Пенязев. Её основа — прозвище Пенязь, которое в старину давали не по внешности, а по роду занятий или имущественному положению.

Слово «пенязь» (или «пенязь») имеет польское и древнерусское происхождение. В средневековой Речи Посполитой и в западнорусских землях так называли мелкую разменную монету, аналог полушки или гроша. Пенязем могли прозвать человека прижимистого, мелочного, либо того, кто постоянно пересчитывал деньги — сборщика податей, менялу или торговца, торгующего по мелочам. В некоторых говорах слово закрепилось в значении «копейка» или «деньги вообще». Таким образом, прозвище Пенязь — это не обидная кличка, а социально-экономическая характеристика человека, часто связанная с его профессией.

Модель образования фамилии простая: к основе Пеняз- добавили типичный русский суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного и шипящего). Такая модель в XVI–XVII веках была самой распространённой среди крестьян и посадских людей: она означала «сын Пеняза» или «из семьи Пенязя». Фамилия Пенязев (и Пенязева) закрепилась в центральных и южных губерниях России, особенно в регионах, граничивших с Речью Посполитой, — на Смоленщине, в Брянской и Калужской областях. Там же встречаются однокоренные фамилии Пенязь, Пенязин, Пеняшкин, что подтверждает единый корень.

В отличие от более известных «денежных» фамилий вроде Денежкин или Алтынов, Пенязева — редкая. Её носительницы, скорее всего, происходят из среды служилых людей или крестьян западных уездов, где польское влияние смешивалось с русским бытом. В дворянских родословных книгах эта фамилия не числится, что указывает на её простонародное происхождение.