Фамилия Арсен — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение не укладывается в привычную схему «отчество от крестильного имени». Чтобы понять, откуда она взялась, придётся отбросить шаблон и посмотреть на неё как на пришельца: фамилия явно не великорусская по форме, и её корни ведут в южные или кавказские регионы. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий, которые образуются патронимическими суффиксами -ов/-ев (Иван — Иванов, Пётр — Петров), Арсен стоит «голой» основой. Отсутствие суффикса — главная подсказка: такое возможно либо при заимствовании, либо при сокращении полной формы.

Самое очевидное объяснение — это русифицированная версия армянской фамилии Арсенян или грузинской Арсенидзе/Арсенашвили. В армянском и грузинском имя Арсен (от греческого «арсен» — «мужской, мужественный») — распространённое личное имя. При переселении в Российскую империю окончание фамилии часто обрубали до удобного для русского уха: так Арсенян превращался в Арсена, а потом, по аналогии с русскими фамилиями на твёрдый согласный, — в Арсен. Такой процесс усечения (апокопы) типичен для адаптации нерусских фамилий в XIX — начале XX века: чиновники или сами носители отбрасывали «лишние» слоги, чтобы фамилия звучала привычно. Именно эта версия — основная и наиболее вероятная, поскольку она объясняет и форму, и географию.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная для небольшого числа носителей в западных регионах бывшей Речи Посполитой, — это польская или белорусская фамилия от имени Арсен (польск. Arsen). В польской традиции фамилии на -ен встречаются чаще, но обычно они имеют суффикс -енко (украинское влияние) или -евич. Форма Арсен без суффикса в польском языке скорее указывала бы на прозвище или на то, что предок был духовным лицом (в католических списках святых есть святой Арсений, но форма Арсен — редкое сокращение). Однако эта гипотеза слабее: для польской ономастики «голое» имя в родовой функции — нетипично, и таких примеров единицы.

Географически фамилия Арсен сегодня встречается разрозненно: в Краснодарском крае, Ростовской области, в Москве и Санкт-Петербурге. Это типичные места концентрации выходцев с Кавказа и Закавказья, что подтверждает первую версию. Сословно предки могли быть кем угодно: от крестьян-переселенцев до городских ремесленников или священников, но чёткой привязки к дворянству или казачеству нет. В русских метрических книгах XIX века чистую форму Арсен почти не найти, зато встречаются варианты Арсенов, Арсентьев и Арсеньев — они образованы по стандартной модели и означают «сын Арсения». А вот Арсен — это либо «сын Арсена» (если считать имя Арсен самостоятельным), либо, что вероятнее, «тот, кто носит имя Арсен как фамилию», без родового суффикса. Единственное, что можно сказать с уверенностью: фамилия Арсен — не результат случайной ошибки писаря, а осознанное сокращение полной патронимической формы, принесённое в русскую среду переселенцами с юга.