Фамилия Виньяминов — один из тех случаев, когда церковное имя дало начало редкой письменной форме. В основе лежит имя Виньямин — вариант более привычного Вениамин, которое пришло из древнееврейского языка. Библейское имя Биньямин означает «сын правой руки», а в переносном смысле — «сын любимой жены» (самый младший, любимый сын Иакова и Рахили).

Имя Вениамин (и его варианты) было в ходу в старину, так как часто встречалось в святцах. В православной традиции несколько святых покровителей этого имени. Самый известный — Вениамин Печерский, живший в XIV веке. До пострига он был «купцом великим», но раздал всё имущество бедным и ушёл в монахи. День его памяти — 10 октября.

Словообразовательная модель проста: к основе Виньямин добавили типичный русский суффикс принадлежности -ов. Фамилия отвечала на вопрос «чей?» и означала «сын Виньямина» или «потомок Виньямина». Так крестьянский или посадский человек, носивший имя Виньямин, дал фамилию своим детям.

Форма Виньяминов, а не Вениаминов, говорит о народном, разговорном произношении. В быту имя часто искажали: «Винья» вместо «Вениа» — так звучало проще и привычнее для русского уха. Поэтому фамилия Виньяминов встречается реже, чем Вениаминов, и несёт отпечаток живой речи, а не книжного написания.