Фамилия Арсененков — это типичная русская фамилия, образованная от имени. В её основе лежит имя Арсений, которое перешло в русский язык из греческого и означает «мужественный». Следовательно, Арсененков — это потомок человека по имени Арсений.

Словообразовательная модель здесь не самая частая. Фамилия строится по схеме «имя + суффикс -енк- + -ов». Суффикс -енк- в русских фамилиях обычно указывает на украинское или белорусское происхождение основы (сравните с фамилиями на -енко, которые в русской традиции часто получали окончание -ов). То есть первоначально прозвище или патроним звучал как Арсененко — «сын Арсения». Когда носитель такой фамилии оказывался в великорусской среде, к основе добавили типичный русский суффикс принадлежности -ов, получив Арсененков. Таким образом, фамилия несёт следы миграции или смешения культур: украинская или белорусская основа обработана русским окончанием.

Стоит отметить, что фамилия редкая. В отличие от массовых Арсеньевых, которые произошли от той же основы, но с другим суффиксом, Арсененков сохраняет более архаичную и регионально окрашенную форму. Если Арсеньевых можно встретить повсеместно, то Арсененковы тяготеют к южнорусским областям и бывшим украинским землям.

Корень фамилии — Арсен- — сокращённая форма от полного Арсений. В народной речи имя нередко усекали, и варианты вроде Арсен или Арсеня были обычны. Именно от такой обиходной формы и пошла фамилия Арсененков, а не от церковного полного имени. Это лишний раз подтверждает, что фамилия возникла в крестьянской или мещанской среде, где полные имена использовали реже.

О сословной принадлежности носителей фамилии судить сложно: массовых данных нет. Однако сама модель образования (патроним на -енко/-енков) в XVII–XIX веках была особенно распространена среди казачества и однодворцев юга России. Поэтому с большой вероятностью предки Арсененковых были либо казаками, либо государственными крестьянами южных губерний.