Фамилия Железняков — типичная русская патронимическая фамилия, образованная от прозвища Железняк с помощью патронимического суффикса -ов. Прозвище Железняк было распространено в разных регионах и имело несколько значений. На Урале, в центре горнозаводской промышленности, Железняком называли кузнеца — мастера, работавшего с железом. В других говорах так могли прозвать торговца железом. В любом случае прозвище относилось к «профессиональным» именованиям, указывающим на род занятий человека. Интересно, что в русском фольклоре образ кузнеца окружён мистическими деталями: считалось, что кузнецу помогает черт и что он способен «перековать» грубый голос в тонкий. Эти поверья подчёркивают особое положение кузнеца в крестьянской среде.

Однокоренные фамилии встречаются в исторических документах с XVI века. С. Б. Веселовский в своих ономастических трудах упоминает Железникова Десятого Борисовича (1568 год, Ярославль) и крестьянина Василия Железо (1495 год, Новгород). Форма Железо — более древняя, прозвищная, напрямую от названия металла. Сама фамилия Железняков закрепилась за потомками человека по прозвищу Железняк и со временем стала наследственной. В отличие от фамилий на -ский, которые часто указывали на географическое происхождение, Железняков — типичная «ремесленная» фамилия, каких много в русском ономастиконе: Кузнецов, Ковалёв, Мельников.