Фамилия Деникеева — женская форма, а мужская, Деникеев, образована по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или имени, оканчивающегося на согласный, с помощью суффикса -ев. Корень здесь — Деникей. Это имя или прозвище, которое, скорее всего, восходит к крестильному имени Денис (от греческого Дионисий — посвящённый богу Дионису). В народной речи имя Денис часто получало уменьшительные или обиходные варианты: Деник, Деника, Деникей. Суффикс -ей в данном случае — нестандартный, он встречается реже, чем привычные -ка или -я, и может указывать на диалектное или семейное прозвище. По сути, Деникей — это тот же Денис, но в ласкательной или местной огласовке.

Менее вероятна, но допустима версия, что в основе лежит тюркское имя Денике, Деникей (сравните с татарским Дәникәй). В таком случае фамилия могла бы указывать на смешанное русско-тюркское происхождение, что для регионов Поволжья и Урала — не редкость. Однако для фамилий на -ев, распространённых в центральной России, славянская этимология всё же первична.

Фамилия Деникеев (и Деникеева) — довольно редкая. Она не фиксируется в массовых списках дворянских или купеческих родов, что говорит о её крестьянском или мещанском происхождении. Скорее всего, предок носителя фамилии был простым человеком, которого в документах записали по отцу или деду — Деникею, то есть «сыну Деникея». Географически фамилия разбросана, но чаще встречается в записях из центральных и южных областей России, где имя Денис было особенно популярно.

По структуре фамилия типична для русского ономастикона: основа от личного имени плюс суффикс принадлежности. Ударение, судя по произносительной норме, падает на второй слог: Денике́ева. Вариант с ударением на первый слог (Де́никеева) возможен, но менее органичен для русского языка.