Фамилия Арсенбекова — женская форма от мужской фамилии Арсенбеков, которая образована по тюркской модели с компонентом «бек». В основе лежит имя Арсен, которое восходит к арабскому «Арслан» — «лев». В тюркской среде это имя трансформировалось в Арсен, Арслан, а в некоторых диалектах — в Арсын. Вторая часть, «бек», в тюркских языках означает «господин», «князь», «правитель». Таким образом, исходное имя Арсенбек можно перевести как «лев-господин» или «князь-лев». Это составное имя было популярно у народов, испытавших влияние ислама и тюркской аристократической традиции, — у казахов, киргизов, татар, башкир, народов Кавказа.

Фамилия Арсенбекова указывает на происхождение от человека по имени Арсенбек. Суффикс «-ов» (в женском варианте «-ова») — это русский патронимический формант, который добавили к тюркскому имени при оформлении фамилии по русской административной модели. Это типичная ситуация для XIX–XX веков, когда представители нерусских народов Российской империи получали фамилии на «-ов» или «-ев» от имени отца. Носители фамилии, скорее всего, происходят из среды, где сохранялась память о родоплеменной знати: «бек» в имени указывает на то, что предок мог принадлежать к уважаемому роду или занимать положение старшины.

Географически фамилия Арсенбекова встречается в регионах с тюркским населением: в Дагестане, Чечне, Татарстане, Башкортостане, а также среди казахов и киргизов. В русских метрических книгах и переписях она фиксируется редко, что говорит о её локальном бытовании. Интересно, что в некоторых случаях фамилию могли записать как Арсенбеков или Арсланбеков — это варианты одного корня, где «Арслан» сохранило исходную форму. Написание через «е» (Арсен) характерно для кавказских и некоторых поволжских диалектов, где звук «а» в начале слова смягчается.

Сословно предки Арсенбековых могли быть узденями (свободными общинниками) у горских народов или служилыми людьми в ханствах. Компонент «бек» не гарантирует княжеского титула — в позднее время он стал распространённой частью имени, но сохранил оттенок уважения. Если фамилия встречается в русскоязычных документах начала XX века, её носители, вероятно, были крестьянами или казаками, но с явной тюркской родословной.