Фамилия Пинюгина образована от прозвища Пинюга. В вятских говорах существовал диалектный глагол «пинюгать» — «моргать, дремать». Так и называли человека, который часто и быстро моргает, а в переносном смысле — зеваку, лентяя, ротозея. Пинюгой нередко нарекали подслеповатого человека или того, кто постоянно щурился. Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Пинюгина — это «дочь Пинюги», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Есть и вторая версия, топонимическая. Пинюг — это посёлок городского типа в Подосиновском районе Кировской области, центр Пинюгского городского поселения. Если следовать этой гипотезе, предок носительницы фамилии был уроженцем этого населённого пункта или долго там жил. Такая модель — когда переселенцу давали фамилию по месту выхода — встречается часто, но для Пинюгиных версия с прозвищем выглядит убедительнее: глагол «пинюгать» зафиксирован именно в тех же вятских говорах, где стоит и посёлок Пинюг. То есть обе версии не противоречат, а дополняют друг друга: и прозвище, и название села могли родиться из одного местного слова.

Интересно, что фамилия Пинюгина встречается преимущественно на севере и северо-востоке европейской части России — в Кировской, Вологодской, Архангельской областях, что согласуется с вятским происхождением основы. В написании фамилии возможны варианты Пинюгин/Пинюгина, а также редкие формы Пенюгин, возникшие из-за аканья или диалектного произношения.