Фамилия Абраменцева — женская форма, а её мужской вариант, Абраменцев, образован по редкой для русских фамилий модели. Вместо привычного суффикса -ов или -ин здесь стоит -ев, но не от отчества на -ев (как в фамилии Абрамов), а от прозвищной формы на -ец. Основа — имя Абрам, народная форма библейского Авраам. В русской традиции имя Авраам означало «отец множества», но в быту закрепилось в упрощённом виде — Абрам.

Суффикс -ец в русских прозвищах часто указывал на принадлежность к месту или группе: скажем, кашинец — выходец из Кашина, или молодец — удалой человек. В случае с Абрамом прозвище Абрамец могло означать либо «маленький Абрам» (сын), либо человека, чем-то напоминавшего обладателя этого имени — например, по характеру или внешности. Фамилия Абраменцев — притяжательное прилагательное от этого прозвища, отвечающее на вопрос «чей?»: сын Абрамца. То есть Абраменцевы — потомки некоего Абрама, которого в обиходе звали Абрамец.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России, где имя Абрам было особенно распространено среди крестьян и мещан в XVII–XIX веках. В документах встречается вариант Абрамянцев — с диалектным «я» вместо «е» под влиянием южнорусского аканья. В отличие от фамилии Абрамов, которая могла принадлежать и духовенству, и дворянству, Абраменцев почти наверняка указывает на крестьянское или посадское происхождение: в среде высших сословий уменьшительные формы на -ец в фамилиях не приживались.

Спорных версий у этой фамилии нет. Единственное, что может сбить с толку — редкое окончание -цев, которое иногда путают с польскими фамилиями на -ец. Но в русском языке это чистая словообразовательная архаика: такие фамилии, как Борисенцев, Иваненцев, Степаненцев, встречаются, но их немного. Абраменцева стоит в этом ряду как пример того, как прозвище, данное в быту, закрепилось в официальном родовом имени.