Kaimas Kavarsko seniūnijoje už 4 kilometrų į šiaurės vakarus nuo Kavarsko, prie kelio Kavarskas-Traupis–Raguva. Ribojasi su Narbutų, Piktagalio, Pakalnių, Sodeliškių, Malgažatavos kaimais ir Diliavietės viensėdžiu. Kaimo pietiniu pakraščiu teka upelis Lašiša – Pienios intakas.

Yra 25 sodybos – 62 gyventojai (2001 m.), 31 gyventojas (2011 m.). Priklauso Janušavos seniūnaitijai (nuo 2009 m.). Nuo 2011 m. Pienionyse yra Dvaro, Panevėžio ir Tvenkinio gatvės.

Manoma, jog kaimo pavadinimas kilęs nuo Pienios upelio vardo.

Pienionių dvaras šaltiniuose minimas nuo XVI a. pradžios. Iki XVII a. vidurio dvaro šeimininkais yra buvusios garsios Lietuvos didikų giminės – Sapiegos, Pacai. 1665 m. jis atiteko Antanui Daumantui-Siesickiui, vėliau iki XX a. pradžios priklausė jo giminei, buvo antraeilė valda, nes giminės centras visą laiką buvo Siesikuose (Ukmergės r.). Pienionys (Pieniany) minimi ir Ukmergės apskrities seniūnijų 1765 m. inventoriuose, priklausė Lietuvos didžiajam kunigaikščiui.

1755 m. Pienionių dvaro inventoriuje minima, jog dvarui priklauso Abromiškių palivarkas, Abromiškio, Vetygalos, Daumantų, Ardiškių ir Vildžiūnų kaimai.

Dvaras suklestėjo nuo 1788 m., kada įkeistą dvarą nupirko Justinas Daumantas-Siesickis ir kartu su savo sūnumis Antanu Valerijonu Siesickiu bei Feliksu Siesickiu – vėliau Ukmergės maršalka – pradėjo jį iš pagrindų tvarkyti. XIX a. šie dvarininkai pasistatė naują gyvenamąjį namą, įrengė oranžeriją. Jie užveisė ir landšaftinio planavimo peizažinį 9 hektarų ploto parką, kurį nuo 1870 m. prižiūrėjo profesionalus čekas sodininkas Pranciškus Leineris. Klasicistinio stiliaus vieno aukšto mediniai dvaro rūmai buvo su puošnia dviaukšte centrine dalimi, kuriai didingumo teikė keturių dorėninių kolonų portikas su plačiu frizu. Rūmų viduje buvo įrengtas prabangus valgomasis, ištaiginga pokylių salė, du salonai, biliardinė, gyvenamieji ir svečių kambariai, biblioteka. Reprezentacines patalpas puošė židiniai, krištolo sietynai, parketinės grindys, aukštos baltų koklių krosnys, išdailintos auksiniais dekoro elementais. Rūmuose tuo metu būta daug brangių paveikslų, vertingų sidabro bei porceliano dirbinių.

1848 m. kaimą nusiaubė gaisras, tuomet sudegė 13 sodybų. XIX a. antrojoje pusėje Pienionių dvarininkas Leonardas Kazimieras Daumantas-Siesickis (?–1898) lėšomis rėmė Kavarsko bažnyčios statybą, o 1915 m. dvaro savininkas Juozapas Kazimieras Ignas Daumantas-Siesickis (1858–1927) priglaudė iš sugriauto Kavarsko pasitraukusį kleboną Petrą Legecką ir garantavo jam išlaikymą, dvaro rūmų antrojo aukšto salėje įrengė koplyčią. Pienionių dvaras garsėjo ir spirito varykla, kuri čia buvo įrengta apie 1859 m., iki XX a. pradžios čia buvo varomas spiritas bei daromas alus. J. Daumantas-Siesickis XX a. pradžioje Pienionių dvare turėjo didžiulę biblioteką, gausią paveikslų bei skulptūrų kolekciją, o dvaro rūmų interjeras pasižymėjo išskirtiniu to laikotarpio puošnumu.

1920 m. dvare gyveno 44 gyventojai. 1923 m. Pienionių dvare buvo 1 sodyba – 54 gyventojai. 1926 m. kaimas išskirstytas į vienkiemius, tuomet kaime buvo 9 sodybos. 1926 m. buvo vykdoma Pienionių dvaro žemės parceliacija, tuomet dvaro savininkas Juozapas Daumantas-Siesickis valdė 378,2 ha žemės. Po dvaro reformos 1926 m. J. Daumantas-Siesickis pardavė dvarą buvusiam šio dvaro ūkvedžiui Juozui Šablevičiui, kuris nuo 1926 m. iki 1940 m. nacionalizacijos valdė 88,44 ha žemės. Pienionyse buvo grietinės nugriebimo punktas.

1916 m. Pienionyse buvo įkurta pradžios mokykla. Nuo 1926 m. ji visą laiką veikė dvaro rūmų patalpose. 1926–1927 m. šios mokyklos vedėju dirbo Antanas Kunavičius, tuo metu jis mokė 40 vaikų. 1927–1934 m. šios mokyklos vedėju dirbo Petras Beišys, apie 1934–1936 m. – Sofija Dalibogaitė, 1936–1944 m. – Aloyzas Juodis. Eilinio patikrinimo metu 1930–1931 m. dviejų komplektų pradinė mokykla veikė išnuomotose patalpose, su I–IV skyriais dirbo mokytojai Sofija Dalibogaitė ir Petras Beišys. 1939–1940 m. su I–IV skyrių 115 mokinių dirbo Marija Milinskaitė-Juodienė bei Aloyzas Juodis.

Pokario metais Pienionių pradinės mokyklos vedėjais dirbo mokytojai: 1944–1946 m. – Aloyzas Juodis, 1946–1948 m. – Stasė Uselienė, 1948–1949 m. – Povilas Beržinis, 1949–1950 m. – Antanas Serva, 1950–1956 m. – Pranas Dubietis, 1956–1960 m. – Karolina Kierienė, 1960–1968 m. – Eleonora Kačinskaitė-Jablonskienė. 1968 m. Pienionių pradinė mokykla buvo uždaryta.

Kaime veikė Jaunųjų ūkininkų ratelis, vadovaujamas mokytojo Aloyzo Juodžio.
 
Po Antrojo pasaulinio karo iš Pienionių buvo ištremtos į Sibirą 2 šeimos.

Nuo 1944 m. iki 1954 m. gegužės 25 d. veikė Ukmergės apskrities Kavarsko valsčiaus (vėliau – Kavarsko rajono) Pienionių apylinkės Darbo žmonių deputatų tarybos vykdomasis komitetas. Jį likvidavus, apylinkė buvo prijungta prie Dabužių apylinkės.

1949 m. kaimas buvo įjungtas į kolūkį "Nauja vaga", vėliau priklausė "Pergalės", "Gintaro" kolūkiui, kol šis 1991 m. iširo.

1950 m. sausio 4 d. Pienionių kaime, nacionalizuoto dvaro bazėje, buvo įsteigta Kavarsko mašinų-traktorių stotis (MTS). 1951 m. stotis aptarnavo 14 kolūkių. 1963 m. sausio 5 d. stotis buvo likviduota, jos vietoje iki XX a. pabaigos veikė "Lietžemūktechnikos" susivienijimo Anykščių žemės ūkio technikos gamybinio susivienijimo Pienionių remonto dirbtuvės.

Nuo 1954 m. Pienionyse buvo pašto įstaiga, nuo 1958 m. iki XX a. pabaigos veikė felčerio-akušerės punktas. Kaime buvo 165 gyventojai (1959 m.), 143 gyventojai (1970 m.), 103 gyventojai (1979 m.), 88 gyventojai (1986 m.).

Priklauso Kavarsko parapijai. Senosios kaimo kapinės neveikiančios, laidojimo ženklų nelikę.

Pienionyse yra architektūros paminklas – XIX a. dvaro sodyba: svirnas, rūkykla, spirito varykla, vartai su liūtų skulptūromis. Išlikęs peizažinio tipo parkas, kuriame vyrauja vietiniai medžiai: klevai, beržai, uosiai, liepos, taip pat introdukuotos medžių rūšys: baltosios eglės, europiniai maumedžiai, pocūgės, tuopos, riešutmedžiai. Išsaugotas Pienionių dvaro XX a. pradžios nuotraukų albumas liudija XIX–XX a. sandūroje buvusią šio dvaro prabangą. Paminklų restauravimo projektavimo institutas 1984–1989 m. yra atlikęs Pienionių dvaro istorinius tyrimus.

Pienionių dvaro sodyba bei apleistas parkas XX a. pabaigoje buvo grąžinti Šablevičių šeimai. 2006 m. birželį iš dvaro savininkų Šablevičių Pienionių dvarą įsigijo vilnietė Birutė Venckienė, planuojanti šiame dvare įrengti kultūros centrą su viešbučiu ir kavine.

Pienionių kaimo vakarinėje dalyje, šalia kaimo kelio, prie Balaišių sodybos, yra vietinės reikšmės dailės paminklas – koplytėlė. Ji yra taisyklingo šešiakampio plano, su šešiabriauniu piramidiniu stogeliu. Koplytėlės viduje yra medinis kryžius su Nukryžiuotojo skulptūra. Koplytėlę, pasak vietinių žmonių, XIX a. viduryje pasistatydino dvarininkas Leonardas Kazimieras Daumantas-Siesickis. Kavarsko klebono Jono Babono iniciatyva 1987 m. koplytėlė buvo restauruota, vėl atnaujinta 2020 m.

Netoli kaimo yra Pienionių tvenkinys, išlietas 1962 m. Pienios upelio slėnyje 6 km nuo buvusios jos santakos su Šventąja (plotas 73 ha, gylis iki 6 m, tūris 1,7 mln. kub. m), keičiant upės vagą ir pildant Šventosios vandeniu Nevėžio nuotėkį.

Mokytoja kraštotyrininkė Sofija Šleikuvienė 1982 m. surinko Pienionių dvaro bei parko istoriją, rankraštis saugomas A. Baranausko ir A. Vienuolio-Žukausko memorialiniame muziejuje Anykščiuose.

Pienionyse 1907 m. gimė revoliucionierius politikas Jonas Vildžiūnas, 1935 m. – mokslininkė agronomė Elena Vanda Mineikienė, 1953 m. – mokslininkas matematikas Stasys Čepulėnas.