Фамилия Арнаков — один из примеров того, как тюркское имя стало русской фамилией по стандартной патронимической модели. В её основе лежит мужское имя Арнак, которое образовано от тюркского корня «ар» — «мужчина, герой, храбрец» — с уменьшительным суффиксом «-нак». Имя давали мальчикам с пожеланием вырасти смелыми и сильными. Такие имена были распространены у народов Поволжья, Сибири и Средней Азии, а в русскую среду попали через контакты с татарами, башкирами или чувашами.

Русская фамилия образовалась по патронимической схеме: к основе Арнак прибавили суффикс -ов, который означает принадлежность. Арнаков — буквально «сын Арнака». Выбор суффикса -ов, а не -ин, объясняется тем, что имя отца заканчивалось на твёрдый согласный. Этим фамилия отличается от, скажем, Арнакин, которая могла бы возникнуть от прозвища или имени на -а.

Географически фамилия Арнаков встречается в основном в Поволжье и на Южном Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Самарской областях. В этих регионах тюркские имена веками соседствовали с русскими, и фамилия могла закрепиться как у крещёных татар, так и у русских, чьи предки носили тюркское прозвище.

Есть и более редкая версия происхождения. В некоторых говорах слово «арнак» бытовало как прозвище для человека с заметным шрамом или рубцом — от тюркского «арна» («рана, рубец»). Однако основная версия всё же связывает фамилию с личным именем. Для сравнения: фамилии Арнаутов, Арнатов тоже восходят к тюркским именам, но с другим суффиксальным оформлением.

В дворянских родословных книгах Арнаковы не значатся — это фамилия крестьянского и мещанского происхождения. Носители её, как правило, были ремесленниками, торговцами или служилыми людьми из татарских и чувашских родов.