Фамилия Пензий — редкий пример того, как украинское слово и древняя монета могут соперничать за право называться её основой. Начнём с самого правдоподобного объяснения: прозвище Пензий восходит к украинскому слову «пензель», то есть «кисть». Пензем на Украине могли называть талантливого художника, в совершенстве овладевшего искусством живописи. Эта версия опирается на живую народную традицию давать прозвища по ремеслу или инструменту, которым человек владел в совершенстве.

Вторая гипотеза уводит нас в денежное дело. В основе прозвища может лежать слово «пенязь» — так в прошлом обозначали мелкую серебряную монету Древней Руси, а в XV—XVI веках — серебряную польскую монету. До сих пор в польском языке слово pieniądze означает деньги. Если следовать этой версии, основатель рода Пензий мог быть чеканщиком монет или, что не менее вероятно, просто состоятельным человеком, которого соседи прозвали за его богатство. Впрочем, гипотеза о чеканщике выглядит стройнее: прозвища по профессии встречались чаще, чем прозвища по косвенному признаку достатка.

Менее вероятной представляется связь фамилии Пензий с названием города Пенза, основанного в 1663 году при царе Алексее Михайловиче как форпост на юго-восточной окраине государства. Сам топоним «Пенза» учёные объясняют по-разному, но чаще всего возводят к названию реки Пенза, которое ведёт начало от индоиранского «panzu» — «песок», «пыль». Следовательно, название реки можно перевести на русский язык как «Песочная». Однако маловероятно, чтобы прозвище человека образовалось напрямую от названия города, основанного лишь в XVII веке: к тому времени фамилии на -ий уже активно закреплялись, а сама модель прозвища выглядит более архаичной.

Сама фамилия Пензий оформлена по типичной для украинских и польских земель модели: прозвищная основа плюс окончание -ий, которое в русском языке воспринимается как притяжательное прилагательное. Такая форма указывает на то, что предок носителя фамилии был известен под прозвищем Пензий, а его потомки унаследовали это именование без дополнительных суффиксов, что отличает фамилию от более распространённых русских фамилий на -ов и -ин. Скорее всего, род Пензий сформировался на территории современной Украины или в юго-западных русских землях, где подобные бессуффиксные формы встречались чаще.