Фамилия Пятернев при первом взгляде кажется связанной с числом «пять» или с пятерней — рукой. Но на самом деле её корень, скорее всего, не числительный, а имя собственное. Основа «Пятерн» — это вариант старинного русского нецерковного имени Пятый или Пятак. Такие имена давали детям по порядку рождения: Первой, Второй, Третьяк, Четвертак, Пятый, Шестак и так далее. В документах XV–XVII веков встречаются люди с именем Пятерня — это уменьшительно-пренебрежительная форма от Пятый, как, например, Иван — Ивашка. Так что Пятернев — потомок человека, которого в семье называли Пятерней, то есть «пятого по счёту» ребёнка.

Фамилия образована по стандартной модели: от основы «Пятерн» с помощью патронимического суффикса «-ев». Суффикс «-ев» присоединяли к основам на мягкий согласный или на «й» (сравните: Пятерня — Пятернев, но если бы основа была на твёрдый, получилось бы Пятернов). Такая модель типична для русских фамилий, закреплявшихся в основном у крестьян и посадских людей в центральных губерниях. Фамилия редкая, географически наиболее плотно представлена в Нижегородской области и в Поволжье — в зоне расселения, где активно бытовали порядковые имена.

Встречается и альтернативная, менее правдоподобная версия: связь с прозвищем от слова «пятерня» в значении «рука, ладонь с пятью пальцами». Но прозвища от частей тела обычно давали по яркой внешней примете (например, Кривая рука), а не по количеству пальцев, которое у всех одинаково. Поэтому версия с порядковым именем выглядит убедительнее: она опирается на реальную ономастическую традицию, описанную в работах Б. Унбегауна и В. Никонова.

Сословно фамилия Пятернев, скорее всего, крестьянская или мещанская, без дворянских корней. В дореволюционных записях по Нижегородской губернии встречаются крестьяне Пятерневы, а в дворянских родословных книгах фамилия не фиксируется. Это не делает её менее интересной: за ней стоит живая история семьи, где когда-то родился пятый сын, и его прозвали Пятерней.