Фамилия Пятырева — женская форма фамилии Пятырев, и её происхождение неочевидно на первый взгляд. В отличие от многих фамилий на -ов/-ев, которые образованы от крестильных имён или названий профессий, здесь корень «пят-» заставляет задуматься. Самая прямая и вероятная версия — связь с числительным «пять». В русских говорах «пятырь» или «пятыра» могло означать что-то, состоящее из пяти частей, или человека, имеющего какое-то отношение к пятёрке. Например, в старину так могли прозвать пятого ребёнка в семье, того, кто родился пятого числа, или даже человека с пятью пальцами на руке (в отличие от обычного количества — это было редкое, но встречавшееся явление). Суффикс -ырев здесь нестандартный: обычно мы видим -ев от основ на мягкий согласный (Иван — Иванов), но «пять» даёт твёрдый корень, и форма «Пятырев» могла возникнуть через промежуточное прозвище Пятырь. Это прозвище, в свою очередь, могло быть образовано по модели «богатырь» или «пустырь», то есть через суффикс -ырь, обозначающий предмет или лицо по признаку.

Менее распространённая, но тоже возможная версия — отчество от неканонического имени Пятый. В дохристианской Руси и даже позже детей могли называть по порядку рождения: Первой, Второй, Третьяк, Четвертак, Пятый. Фамилии от таких имён встречаются (Пятов, Пятаков), и Пятырев вписывается в этот ряд, хотя и с редким суффиксом. Географически фамилия Пятырев (и Пятырева) тяготеет к северным и центральным областям России — её фиксируют в архангельских и вятских переписях, что косвенно подтверждает народное, а не книжное происхождение. В церковных записях такую фамилию могли записать как Пятерев (через «е»), что связано с аканьем и упрощением произношения, но исходная форма именно через «ы» — Пятырев. Сегодня фамилия редкая, и её носители, скорее всего, потомки крестьян или посадских людей, получивших прозвище по счёту или по числовой примете.