Фамилия Думенова — женская форма фамилии Думенов, и её разумнее начинать с мужского варианта, так как именно он хранит ключ к происхождению. Исходная фамилия Думенов образована с помощью стандартного русского патронимического суффикса -ов, который в древности означал «сын такого-то» или «принадлежащий такому-то». Основа здесь — прозвище или некалендарное имя Дума, Дум или Думен. В русских говорах слово «дума» имело два основных значения: «мысль, размышление» и «совет, совещание». Соответственно, прозвище Дума могли дать человеку рассудительному, неторопливому в решениях, либо, наоборот, тому, кто любил «думу думать» подолгу, возможно, медлительному или задумчивому.

Менее распространённая, но возможная версия ведёт к старинному имени-прозвищу Думен. В этом случае фамилия могла быть образована от слова «думен» в значении «думающий, размышляющий». Однако стоит учитывать, что в некоторых диалектах «думен» означало «надменный, гордый» — такой оттенок тоже мог закрепиться в прозвище. Обе гипотезы укладываются в логику русской антропонимии, где фамилии часто рождались из характеристики характера или поведения.

Географически фамилия Думенов встречается не повсеместно. Наибольшая концентрация носителей — в Поволжье и некоторых областях Центральной России, что указывает на возможное происхождение из среды крестьян или посадских людей, где прозвища были особенно живучи. В дворянских родословных эта фамилия не зафиксирована, так что с высокой долей вероятности предки Думеновых были людьми простого звания — крестьянами, ремесленниками или мелкими служилыми людьми, получившими фамилию по уличному прозвищу.

С точки зрения словообразования, суффикс -ов здесь стандартен, но сама основа — «Думен» — встречается реже, чем, скажем, «Думин» или «Думов». Это делает фамилию узнаваемой, но нетипичной. Если сравнивать с однокоренными, то Думенов стоит ближе к фамилиям типа Думышев или Думушкин, где основа сохраняет уменьшительную или ласкательную форму. В целом, фамилия Думенова несёт в себе отпечаток народной психологии: предок, давший ей начало, вероятно, выделялся среди окружающих склонностью к размышлениям или неспешностью, что в крестьянском быту не всегда было достоинством, но стало запоминающейся чертой.