Фамилия Агенская — редкий случай, когда географическое название почти наверняка перевесило личное прозвище. Она принадлежит к группе фамилий на -ский/-ская, которые в русской традиции чаще всего указывали на место, откуда человек родом или где владел землёй. Основа здесь — Аг-, и самый прямой путь к объяснению лежит через топоним.

Вероятнее всего, фамилию получил выходец из населённого пункта с названием Агинское или Ага. Таких на карте России и бывших землях Речи Посполитой несколько: самое известное — Агинское в Забайкалье (центр Агинского Бурятского округа), но есть Агинское в Красноярском крае, а также сёла Ага в Рязанской области и в Забайкалье. В этом случае фамилия образована по стандартной модели: от названия села через суффикс притяжательного прилагательного (Агин- + -ск-) — «тот, кто из Агинского». Со временем «Агинская» могла утратить «и» в произношении или написании под влиянием акающих говоров, где «Агенская» звучит естественно.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная — связь с рекой Агой (приток Уссури) или с рекой Аген (гипотетическое название, встречающееся в микротопонимике). Тогда фамилия указывала бы на человека, жившего на берегу этой реки.

Суффикс -ск- в русской аристократической и шляхетской традиции был маркером дворянского или, как минимум, служилого происхождения. Однако фамилии на -ский активно давали и крестьянам после отмены крепостного права, особенно при переписях, если человек переезжал из одной губернии в другую — его записывали «по месту выхода». Поэтому Агенская могла появиться как у потомков польской или русской шляхты, владевшей имением Агино, так и у крестьянина, переселившегося из села Агинское в другую волость.

Словообразовательно фамилия прозрачна: корень Аген- (от топонима) + суффикс -ск- + окончание -ая. Мужской вариант — Агенский. Никакого иного смысла, кроме указания на место, корень «аг» в славянских языках не имеет (в отличие от тюркского «ага» — господин, старший брат, но эта основа дала бы фамилии Агаев, Агин, а не Агенский). Таким образом, с высокой долей уверенности можно сказать: предки носителя фамилии Агенская были людьми, чья жизнь была связана с конкретным селом или урочищем, название которого начиналось на Аг-.