Фамилия Внукова — женская форма фамилии Внуков, которая в основе своей имеет прозвище Внук. Прозвище это, скорее всего, давали сироте, которого воспитывали дедушка с бабушкой. Со временем это именование закрепилось за человеком и стало родовым. Такая модель образования фамилий от родственных связей — одна из самых древних и распространённых на Руси.

В исторических документах фамилия Внуков встречается уже в начале XVI века. В первую очередь она связана с княжеским родом. Так, в источниках упоминаются князь Дмитрий Григорьевич Внучка Щепин-Ростовский и Семен Григорьевич Внук Данилов. Последний — Семен Григорьевич Нетшин по прозвищу Внук — был праправнуком Александра Юрьевича Нетшина из рода князей Смоленских, ведущих своё начало от великого князя Рюрика. Семен Григорьевич в 1524 году служил воеводой в Муроме. Его потомком был Петр Иванович Внуков. Этот древний княжеский род Внуковых угас в конце XVIII века.

Но фамилия Внуков не была исключительно княжеской. Известно несколько дворянских родов Внуковых разного происхождения. Один из них берёт начало от лихвинца Кирилла Афанасьевича Внукова, который в 1636 году владел поместьями в Масальском уезде. Этот род был внесён в VI часть родословной книги Калужской губернии. Другой род происходил от городового дворянина по Переяславлю-Залесскому Андрея Петровича Внукова, жившего во второй половине XVII века. Его потомки записаны в III часть родословных книг Тверской и Ярославской губерний. Третья ветвь пошла от братьев Антона, Алексея и Григория Ивановичей Внуковых, которые несли службу по городу Курмышу в 1642–1655 годах. Их потомки владели поместьями в Пензенской губернии и также попали в VI часть родословной книги.

Среди известных представителей рода — Петр Иванович Внуков. Он был одним из защитников Троице-Сергиевой лавры в Смутное время, занимал должность головы в монастырском войске и погиб на вылазке 9 ноября 1608 года. Из современных носителей фамилии известны российский дипломат Константин Васильевич Внуков (род. 1951) и актёр Юрий Алексеевич Внуков (род. 1952).