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Según Pérez Viñuela, el primer elemento, peña, viene del latín pinna, que significa «almena» y también «pluma», es decir, algo puntiagudo, de donde pudo pasar a «punta de cerro». Los nombres Gosende, Gosent, Gusende y Gusendi son de origen germánico. En los documentos posteriores aparecen formas como Peñahusende, Peñagonsent, Peñagosende, Pennagosende, Pennausende y Pena Gosendi, hasta que, por economía en la pronunciación, la etimología popular dio la forma actual. El significado literal sería entonces «Peña de» un señor llamado Gosent, Gosende, Gusende o Gusendi. En el mismo término hay otros lugares como Valdemiagoda, Valle de la Goda, Valdegudino o Valdegodino y Sexmil, nombres personales que habrían impuesto pobladores godos, relacionados con la defensa de la frontera entre los reinos suevo y visigodo.
Otros autores piensan que el nombre es de origen prerromano, posiblemente vetón o vacceo, como otras localidades de Sayago. La segunda parte del nombre, usende, es la que plantea dudas, y no hay una explicación aceptada.
El término tiene asentamientos humanos desde la prehistoria. Según Prada Llorente, se han hallado restos de cerámica y utillaje de las edades del Cobre y del Bronce, como en otros municipios de Sayago. Los estudios de toponimia sitúan Peñausende, como otras poblaciones sayaguesas, en un origen prerromano, aunque hay teorías que lo sitúan en épocas posteriores. El municipio lo forman Figueruela de Sayago, Peñausende y Tamame.