Фамилия Питернев — редкий случай, когда географическое название могло стать основой для прозвища, а затем и фамилии, но не напрямую, а через личное имя. Самая вероятная версия: в основе лежит имя Питерн, которое является народной формой канонического имени Петр. В русских говорах звук «р» нередко переходил в «рн» (сравните с диалектным «питерн» вместо «питер»), а окончание «-н» могло закрепиться как суффикс. Таким образом, Питерн — это тот же Пётр, но в местном произношении. Фамилия образована по стандартной патронимической модели с суффиксом «-ев»: Питерн + ев = «сын Питерна».

Менее убедительная, но не исключённая версия связывает фамилию с прозвищем Питерный, которое мог получить человек, имевший отношение к городу Питер (Санкт-Петербург). Однако в этом случае ожидалась бы форма Питернов или Питерский. Суффикс «-нев» скорее указывает на имя, а не на топоним.

Словообразовательная модель проста: суффикс «-ев» присоединяется к основе на мягкий согласный. Фамилия не имеет распространённых вариантов вроде Питерневский или Питерничев, что говорит о её локальном бытовании. Географически она встречается в основном в центральных и северных регионах России, где диалектные формы имени Пётр были особенно живучи. В дореволюционных переписях Питерневы могли быть крестьянами или мещанами, но точных данных о сословной принадлежности нет.

Сравните с однокоренными фамилиями: Питернов (от той же основы, но с другим суффиксом), Питерский (от названия города), Петров (от полной формы имени). Питернев стоит особняком — это не просто вариант Петрова, а свидетельство того, как живой язык перерабатывал церковное имя в бытовое прозвище.