Фамилия Балкенова образована от мужского имени или прозвища Балкен. В основе почти наверняка лежит тюркское слово «бал» — мёд, сладость. С суффиксом -кен (уменьшительно-ласкательным, характерным для казахского, татарского, башкирского языков) Балкен можно перевести как «сладенький», «медовый» — типичное ласковое прозвище, которое давали ребёнку, или же имя-пожелание, чтобы жизнь была сладкой. Встречается и более прозаичная версия: от слова «балка» (овраг, ложбина) с тем же суффиксом, но она менее вероятна, так как овражные прозвища обычно не оформлялись столь ласкательно.

Фамилия Балкенова — женская форма, мужская — Балкенов. Она строится по простой русской патронимической модели: к основе Балкен прибавляется суффикс -ов, указывающий на принадлежность («сын Балкена»). Такая модель массово закрепилась у народов Поволжья, Урала и Казахстана в XIX — начале XX века, когда русская администрация фиксировала фамилии по отчеству. Поэтому Балкеновы — почти наверняка тюркская по происхождению семья, вероятнее всего, из числа казахов, татар или башкир.

В ономастике эту фамилию не изучали отдельно, но она вписывается в обширный ряд «сладких» фамилий — Балтабаев, Балжан, Балмагамбетов. Редкость фамилии в том, что основа Балкен почти не встречается как самостоятельное современное имя, а осталась в виде прозвища или уменьшительной формы от более длинного составного имени (например, Балкенбай). Носительница фамилии Балкенова может с высокой вероятностью вести род из Западного Казахстана или Оренбуржья — регионов, где смешивались тюркские и русские антропонимические традиции.