Фамилия Арсенбеков — редкий пример сложения тюркского имени с арабским компонентом. Её основа — составное мужское имя Арсенбек, где первая часть восходит к арабскому «Арсен» (в ряде диалектов — вариант имени Арслан, то есть «лев»), а вторая — к тюркскому титулу «бек» (князь, господин, предводитель). Таким образом, имя Арсенбек буквально означало «лев-господин» или «князь-лев» — пожелание силы и знатного положения.

Русский суффикс -ов превратил имя отца в фамилию потомков: Арсенбеков — «сын Арсенбека». Модель типична для фамилий, возникших у тюркоязычных народов после вхождения в состав Российской империи, когда местные имена оформляли по русскому образцу. Исходное имя Арсенбек бытует преимущественно у кумыков, ногайцев, а также у некоторых групп татар и башкир, что указывает на северокавказское или поволжское происхождение фамилии.

В отличие от фамилий на -ов, образованных от прозвищ или ремёсел, Арсенбеков — чисто патронимическая фамилия, напрямую связанная с личным именем предка. Социальный статус носителя имени «бек» мог быть разным: от реального княжеского рода до почётного прозвища, которое давали уважаемому человеку. Однозначно утверждать дворянское происхождение по фамилии нельзя, но она указывает на то, что основатель рода носил престижное имя, подчёркивающее лидерские качества.

Фамилия нечастотна. Её носители встречаются в Дагестане, Ставропольском крае, а также среди выходцев из Средней Азии, где имя Арсенбек также известно. Из-за редкости и специфического звучания фамилия почти не подверглась искажениям при записи в документах, хотя возможны варианты Арзымбеков или Арсланбеков — однокоренные образования с тем же смыслом.