Фамилия Арензонов — редкий пример двойного патронимического оформления. Сначала в немецкой среде появилась фамилия Арензон (Arenson), где компонент -зон восходит к немецкому Sohn — «сын». То есть Арензон буквально означает «сын Арендта» (вариант имени Арнольд) или «сын человека из города Аренс». А когда эти семьи вошли в русскую административную систему, к уже готовой немецкой фамилии приписали русский суффикс -ов, который выполняет ту же самую роль — указывает на принадлежность потомку. Получилась конструкция «сын сына»: немецкое «сын» продублировали русским «сын». Это не ошибка писаря, а типичный для XIX века способ адаптации фамилий немецких колонистов.

Наиболее вероятная среда бытования — Поволжье, юг Украины или Причерноморье, где существовали крупные немецкие колонии. Предки носителя фамилии с высокой вероятностью были немецкими колонистами, возможно, ремесленниками, земледельцами или пасторами. Их исходная фамилия звучала как Арензон и лишь позже обросла русским суффиксом в метрических книгах или ревизских сказках.

Фамилия очень редкая и не встречается в массовых списках дворянских или купеческих родов. В современной России почти не распространена; единичные случаи фиксируются в архивах Западной Сибири и Урала, куда в XX веке ссылали немцев Поволжья. Её носители — потомки тех переселенцев, которые сохранили память о немецком корне, но полностью перешли на русский язык и быт.