Фамилия Арсенеков — редкий случай, когда в основе лежит не просто имя, а его уменьшительно-ласкательная форма с нестандартным суффиксом. В русской ономастике модель «Арсенеков» образована от имени Арсений через промежуточную форму Арсенек. Обычно от Арсения образуют Арсеньев, а здесь сработал диалектный или просторечный вариант: Арсеня, Арсенка, Арсенек — так в быту могли называть Арсения, особенно в южнорусских или украинских говорах, где конечное «-ек» встречается чаще, чем в литературном языке.

Суффикс -ек в данном случае не столько уменьшительный, сколько принадлежностный: Арсенеков буквально значит «сын Арсенека», то есть потомок человека, которого в семье или в деревне звали не полным именем, а ласково-сокращённо. Само имя Арсений греческого происхождения, означает «мужественный», но носитель фамилии необязательно был мужественным — так звали его предка, а фамилия закрепилась за родом.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где были сильны украинские и южнорусские говоры: Курская, Воронежская, Ростовская области, а также Краснодарский край. Встречается она крайне редко — по данным современных баз, в России насчитывается не более нескольких десятков носителей. Это не фамилия дворянского сословия, а скорее крестьянская или мещанская, записанная в документах XIX века, когда крестьянам массово давали фамилии по именам отцов.

Отдельно стоит отметить, что написание через «е» во втором слоге (Арсенеков, а не Арсеников) указывает на живую устную традицию: в разговорной речи имя Арсений часто редуцировалось до Арсена, Арсёна, отсюда и форма Арсенек. Если бы фамилия образовалась от церковной формы, она звучала бы как Арсениев или Арсеньев. Таким образом, Арсенеков — свидетельство народной, а не книжной передачи имени.