Фамилия Дениска — редкий для современной России случай, когда фамилия совпадает с краткой формой личного имени. В основе лежит имя Денис, которое, в свою очередь, восходит к греческому Дионисий (посвящённый богу Дионису). Уменьшительно-ласкательная форма Дениска в XV–XVII веках была настолько распространённой, что закрепилась за человеком как прозвище, а затем и как фамилия. В отличие от типичных русских фамилий на -ов и -ин, здесь нет суффикса принадлежности: фамилия просто застыла в той форме, в какой человека называли в быту.

Такая модель образования — «чистое» прозвище без патронимического суффикса — встречается в основном в южных и западных регионах России, а также на Украине и в Белоруссии. Там фамилии вроде Дениска, Гришка или Васька могли давать детям безземельных крестьян, у которых не было устоявшейся родовой фамилии, или же так записывали в ревизские сказки «по уличному» прозвищу. В центральных и северных губерниях такую форму почти всегда переделывали в Денискин.

Интересно, что в русских говорах слово «дениска» могло иметь и нарицательное значение — так в некоторых местах называли шалуна, озорника, особенно если речь шла о ребёнке. Поэтому не исключено, что фамилия могла возникнуть и напрямую от прозвища, данного за характер, минуя имя Денис. Однако первая версия — от канонического имени — остаётся основной.

Фамилия не относится к дворянским и не упоминается в родословных книгах, но это не делает её историю менее конкретной: предки носителей фамилии Дениска, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, жившими на юге или западе России. Встречается фамилия и у украинцев, где форма Дениска (з ударением на второй слог) является вполне литературной уменьшительной от Денис.