Фамилия Арсеньев — одна из тех, где происхождение прозрачно, но за этой прозрачностью скрывается несколько любопытных деталей. В её основе лежит крестильное имя Арсений, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «мужественный». По модели образования это типичная отчество на -ев: Арсеньев буквально значит «сын Арсения». Суффикс -ев, а не -ов, появился потому, что основа имени заканчивается на мягкий согласный (Арсений → Арсень-).

Однако не всё так однозначно с ударением и написанием. В старых документах фамилию могли фиксировать как Арсеньев (с ударением на второй слог) или Арсеньев (на третий), и это зависело от местного говора. В некоторых южнорусских и украинских говорах имя Арсений произносили как Арсен, отсюда пошли параллельные фамилии Арсенов, Арсентьев и даже Арсенюк. Арсеньевы же — это преимущественно севернорусская и центральнорусская форма, где отчество образовывали от полной церковной формы имени.

Сословный разброс у Арсеньевых был широким. Известны дворянские роды Арсеньевых (например, один из них восходит к XVI веку и записан в Бархатную книгу), но одновременно фамилия встречается и среди крестьян, и среди купцов. В переписных книгах XVII века Арсеньевы фиксируются в Рязанском, Тульском и Московском уездах — это указывает на регионы, где имя Арсений было особенно популярно.

Сравните с однокоренными фамилиями: Арсенин — тоже от Арсения, но с другим суффиксом (-ин), что реже; Арсеньевский — вариант для семинаристов или выходцев из духовного сословия. Сама фамилия Арсеньев — одна из немногих, где основа сохранила мягкий знак, что делает её написание устойчивым и легко узнаваемым. О точном времени возникновения фамилии говорить сложно — процесс шёл веками, но можно уверенно сказать, что к началу XVIII века Арсеньевы уже были распространённой фамилией в нескольких губерниях.