Фамилия Амбросенкова — женская форма, её мужской вариант Амбросенков. Чтобы понять происхождение, нужно разобрать не только корень, но и суффикс. Основа здесь — Амброс, сокращённая форма крестильного имени Амвросий (из греческого «амбротос» — «бессмертный, принадлежащий богам»). В русском языке это имя давали в честь святого Амвросия Медиоланского, и в народной среде оно быстро обросло уменьшительными вариантами: Амбрось, Амброс, Амбросик.

Главная особенность — суффикс -енков. Он указывает на восточноукраинское или южнорусское происхождение. В отличие от стандартного русского -ов/-ев, модель на -енко (а затем и -енков) была распространена на Слобожанщине, в Курской, Воронежской, Харьковской губерниях. Фамилии на -енков — это обрусевшая форма украинского патронима. То есть Амбросенков буквально означает «сын Амбросенка» (где Амбросенок — «маленький Амброс»). Сначала отца звали просто Амброс, его сына — Амбросенок (как «сын плотника»), а затем это прозвище закрепилось за внуками и правнуками как фамилия.

Встречается и вариант написания через «о» — Амбросёнков, что связано с произношением в южных говорах, где «ё» под ударением читается как «о». В дореволюционных метрических книгах фамилию могли записать и как Амбросенко, и как Амбросенков — в зависимости от того, считал ли писарь носителя «малороссом» или «великороссом». Эта двойная запись — характерная примета пограничья, где один и тот же род мог числиться то в украинских, то в русских ревизских сказках.

Сословно предки Амбросенковых, скорее всего, были крестьянами или однодворцами (государственными крестьянами южных окраин). Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках нет. Однодворцы — особая группа, занимавшая промежуточное положение между крестьянами и мелкими землевладельцами; они часто селились на южных рубежах и несли сторожевую службу. Если предки Амбросенковых были однодворцами, фамилия могла закрепиться в конце XVIII века, когда государство массово приписывало таких людей к определённым сословиям.

Корень «амброс» мог также осмысляться в народе как прозвище от слова «амброзия» (в значении «нечто сладкое, благоуханное»), но это вторичное переосмысление, а не первичное значение. По сути, фамилия Амбросенкова — точный маркер того, что предки жили на стыке русской и украинской культур и носили имя, восходящее к раннехристианским святым.