Фамилия Поёнышев — редкий случай, где исходное слово почти стёрлось из языка, а сохранилось только в диалектах и старых говорах. Основа здесь — «поёныш», и это не имя и не профессия, а прозвище, образованное от глагола «поить» с уменьшительным суффиксом -ыш.

В русских говорах «поёныш» (или «поёнышек») — детёныш, которого ещё кормят молоком, сосунок. Чаще всего так называли жеребёнка или телёнка, но в переносном смысле слово могли применить к человеку: изнеженному, слабому, несамостоятельному, тому, кто «на подсосе» у родителей или покровителя. В некоторых регионах «поёнышем» могли дразнить младшего сына, который дольше всех оставался при матери.

Фамилия образована по стандартной модели: прозвище Поёныш → Поёнышев (чей? — сын Поёныша). Суффикс -ев указывает на принадлежность, а само прозвище — на характер или положение предка, а не на его занятие. Географически фамилия привязана к северным и центральным русским областям — Вологодчине, Костромской, Кировской землям, где такие диалектные слова бытовали дольше всего.

Встречается вариант написания через «е» — Поёнышев, что может сбивать с толку: на слух фамилия напоминает «поенный» (напоенный), но корень другой. Родственных фамилий вроде Поёнков, Поёнышев — единицы, и все они происходят от того же животноводческого или бытового прозвища. Сословно носители, скорее всего, были крестьянами или мелкими ремесленниками — прозвище не дворянское, а уличное, данное односельчанами.