Фамилия Арсентева — редкий случай, когда женская форма документально закрепилась наравне с мужской. Обычно так происходит в семьях, где долгое время не было наследников по мужской линии, либо запись вели через мать-вдову. Основа фамилии — имя Арсентий, народная, упрощённая версия канонического Арсений. Греческое «арсен» означает «мужественный». В русской традиции имя Арсений чаще давали в монашестве, а в крестьянской среде его «обкатывали» до Арсентия или Арсена — отсюда пошли и фамилии Арсентьев, Арсенов и Арсентев.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Арсентев буквально значит «сын Арсентия». Форма с ударением на втором слоге (Арсе́нтева) характерна для южнорусских и украинских говоров, где имя произносили как Арсе́нтий, а не Арсе́ний. В северных и центральных регионах чаще говорят Арсе́нтьев, но вариант без мягкого знака — Арсентев — тоже встречается в переписях XIX века, особенно в Воронежской и Курской губерниях.

Географически фамилия тяготеет к Черноземью и Поволжью. В метрических книгах конца XVIII — начала XIX века носители фамилии числятся среди государственных крестьян и однодворцев — потомков служилых людей, охранявших южные рубежи. Этим объясняется, почему фамилия не стала дворянской или купеческой: предки Арсентевых были не помещиками, а пашенными солдатами или вольными хлебопашцами.

Существует спорная версия, выводящая фамилию от прозвища Арсент — «упрямый, своенравный человек» (от диалектного глагола «арсенть» — спорить, перечить). Но она слабая: глагол редок и не зафиксирован в авторитетных словарях русских говоров. Правдоподобнее считать, что фамилия образована от имени, а не от прозвища, — такова основная масса русских фамилий на -ев.

В современной России фамилия Арсентева — большая редкость. По базам данных ЗАГСов, она встречается не чаще чем у нескольких десятков семей, в основном в Липецкой, Тамбовской и Ростовской областях. Если вы носите эту фамилию, скорее всего, ваши предки — крестьяне или однодворцы из южных уездов России, а сама фамилия сохранила архаичное произношение имени без смягчения, что выдает местный говор.