Фамилия Пунжина почти наверняка образована от прозвища или имени Пунжа. Основа фамилии — слово «пунжа» или «пунж», которое в русских говорах имело два основных значения. Первое — «пучок, связка, кисть», второе — «небольшая копна сена или хлеба». В некоторых диалектах «пунжа» означала также «неопрятный, взлохмаченный человек» или, напротив, «коренастый, плотный». Какое из значений легло в основу прозвища, сказать сложно, но по законам народной ономастики прозвища по внешности или по роду занятий давали чаще, чем по абстрактным признакам.

Суффикс -ин в фамилии Пунжина указывает на принадлежность: Пунжин — это «сын Пунжи» или «человек из семьи Пунжи». Такая модель типична для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин столь же распространены, как на -ов на юге. Встречается она и в бывших новгородских землях, где прозвища часто становились фамилиями без изменений.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с финно-угорским субстратом. В карельском и вепсском языках есть слово «punž» — «красный», но оно редко становилось основой для русских прозвищ. Если и было заимствование, то скорее через диалектное «пунжа» в значении «красноватый, рыжий». Однако эта гипотеза слабее, потому что для фамилии Пунжина нет устойчивых свидетельств бытования в регионах с сильным финским влиянием.

Фамилия редкая, в списках массовых русских фамилий не значится. Встречается в основном в центральной России и на Урале, единичные записи есть в архивных документах XIX века по Вятской и Пермской губерниям. В сословном отношении Пунжины могли быть как крестьянами, так и мещанами — суффикс -ин в крестьянской среде был обычен, а прозвище, связанное с сеном или внешностью, не указывает на принадлежность к дворянству.

Однокоренных фамилий немного: Пунжев, Пунжов, Пуньжин. Все они образованы от той же основы, но с разными суффиксами, что говорит о локальном характере прозвища.