Фамилия Долженова — женская форма фамилии Долженов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или имени Должен. В основе лежит прилагательное «должный» в его старом значении — «надлежащий, правильный, подобающий». Скорее всего, прозвище Должен дали человеку обязательному, исполнительному, тому, на кого можно положиться: он всегда поступает «как должно». Есть и другая, менее вероятная версия: в некоторых говорах «должить» означало «быть в долгу» или «одалживать». Тогда прозвище могло закрепиться за тем, кто часто брал или давал взаймы.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: суффикс -ов (в женском роде -ова) указывает на принадлежность. Долженов — буквально «сын Должена» или «из семьи Должена». Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская: такие «прозвищные» фамилии на -ов обычно закреплялись за простыми людьми в XIX веке, когда крестьянам массово давали фамилии по имени или прозвищу отца.

Интересно, что фамилия Долженов встречается не повсеместно, а с заметной концентрацией в Поволжье, особенно в Самарской и Оренбургской областях. Это может указывать на то, что предки носителей фамилии были выходцами из одного региона или переселенцами, например, государственными крестьянами, осваивавшими заволжские земли в XVIII–XIX веках. Встречаются варианты написания с одной «н» — Долженов и Долженов, но первый, с суффиксом -енов, более редок и может быть связан с диалектным произношением или ошибками в документах.

Однокоренные фамилии — Долженков, Должников, Долгушин — образованы от тех же корней, но с разными суффиксами и оттенками значения. Долженова же стоит особняком: в ней нет ни уменьшительно-ласкательного суффикса, как в Долженкове, ни прямого указания на долг, как в Должникове. Она сохраняет первоначальный, почти этический смысл прозвища — «человек, который делает то, что должно».