Фамилия Пенжалиева — редкий пример, где географический и языковой корень лежит на поверхности, но разобрать его нужно аккуратно. Основа здесь — мужское имя Пенжали. Это сложносоставное имя, типичное для тюрко-персидской ономастики, где первая часть «пенж» (от персидского «пандж» — пять) указывает на число, а вторая — «али» (от арабского «али» — возвышенный, или имя Али). Таким образом, имя Пенжали могло означать «пятый Али», то есть пятый ребенок в семье, названный в честь Али, или быть формой имени Пенджали, где «пендж» отсылает к пяти святым или пяти столпам ислама. В любом случае, это не прозвище, а именно мусульманское личное имя.

Суффикс «-ева» указывает на классическую русскую модель образования фамилий от отчества. Пенжалиева — это «дочь (или жена) человека по имени Пенжали». Фамилия женского рода, мужской вариант — Пенжалиев. Такая модель характерна для народов, исторически входивших в орбиту Российской империи: татар, башкир, народов Кавказа и Средней Азии. В русском языке суффикс «-ев» (а не «-ов») ставится после основ на мягкий согласный или «й» (Пенжалий → Пенжалиев), что здесь и зафиксировано.

Географически фамилия Пенжалиева (и Пенжалиев) наиболее вероятна среди азербайджанцев, татар, а также народов Дагестана, где популярны имена с компонентом «Али». Встречаемость низкая, что говорит о локальном бытовании: скорее всего, основатель рода жил в конкретном ауле или селе, и фамилия не получила массового распространения за его пределами. В отличие от фамилий на «-оглы» или «-заде», русскоязычная модель «-ев» указывает на то, что предки фиксировались в документах уже в имперский период, когда отчества русифицировались.

С точки зрения социального контекста, Пенжалиевы — это не дворянская и не крестьянская фамилия в привычном русском понимании. Скорее всего, предки были ремесленниками, торговцами или духовными лицами (муллами), так как имя Али имеет прямое отношение к исламу. Версия, что корень «пенж» связан с цифрой пять, подтверждает: имя давали не случайно, а по счету детей, что было практично в больших патриархальных семьях. Это одна из тех фамилий, которая несет в себе не только имя предка, но и порядковый номер его появления на свет.