Фамилия Дениисова — редкий случай двойного «и» в корне, который сразу бросается в глаза. Такое написание почти наверняка результат поздней орфографической путаницы или диалектного произношения. Основная, исторически верная форма — Денисова, и именно от неё нужно отталкиваться.

В основе фамилии лежит крестильное имя Денис — русская народная форма канонического имени Дионисий (в честь Дионисия Ареопагита, христианского святого I века). Имя это было широко распространено на Руси, поэтому фамилия Денисов — одна из самых частых. Суффикс -ов указывает на типичную модель образования: «чей?» — «сын Дениса». То есть первый носитель фамилии был потомком человека по имени Денис.

Вариант Дениисова мог возникнуть по нескольким причинам. Во-первых, в некоторых говорах имя Денис произносили с более долгим или напряжённым «и», что на письме отражалось как «ии». Во-вторых, это могла быть ошибка переписчика или канцеляриста, который, стараясь «улучшить» фамилию, удвоил гласную, сближая её с исходным греческим написанием (Дионисий). В-третьих, не исключено, что это сознательное изменение в XIX веке, когда некоторые семьи пытались придать своей фамилии более «благородное» или книжное звучание.

Социальный состав носителей фамилии Денисов (и её редкой формы Дениисов) был разнообразен. Среди них были и крестьяне, и купцы, и духовенство. В дворянских родах фамилия Денисовых встречается, но не так часто, как среди простых сословий. Географически фамилия распространена повсеместно, но в форме Дениисов её стоит искать в старых метрических книгах центральных и северных губерний России, где диалектные особенности произношения были устойчивее.

Таким образом, фамилия Дениисова — это не отдельная этимологическая загадка, а орфографический курьёз, который, тем не менее, точно указывает на своего родоначальника: человека по имени Денис. В современном мире носители такого написания — это, скорее всего, потомки тех, чья фамилия была записана «на слух» или с ошибкой, которая со временем закрепилась.