Фамилия Дюбенков образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, который присоединяется к основе, оканчивающейся на согласный. В данном случае основа — Дюбенк-, где суффикс -енк- указывает на украинское или белорусское происхождение прозвища. В русской традиции такие фамилии часто оформлялись по-русски, но сохраняли южнорусский корень. Исходное прозвище — Дюбенко — могло возникнуть от слова «дюба» или «дюбка», которое в южных говорах означало «дубина», «толстая палка», а также переносно — «крепкий, неуклюжий человек». В украинском языке «дюба» — это ещё и «клюв», «нос», так что прозвище могло относиться к человеку с заметным носом.

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с личным именем Дюба — уменьшительной формой от православного имени Дюк (редкий вариант имени Дмитрий) или от неканонического имени Дюб. Однако в этом случае ожидалась бы форма Дюбин или Дюбов, а не Дюбенков. Суффикс -енк- почти всегда указывает на уменьшительное прозвище, а не на прямое имя.

Географически фамилия Дюбенков тяготеет к югу России и востоку Украины. По данным переписей, носители встречаются в Воронежской, Ростовской областях и в Краснодарском крае. В XIX веке крестьяне с такой фамилией могли быть выходцами из Слобожанщины или Приазовья, где украинские и русские говоры смешивались. Социально — это типичная крестьянская фамилия, без дворянских корней: суффикс -ов, а не -ский, указывает на непривилегированное сословие.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Дюбин, Дюбкин, Дюба) показывает, что Дюбенков — самая редкая из них. Если Дюбины встречаются по всей России, то Дюбенковы — локальная группа, возможно, потомки одного рода, который вёл начало от человека по прозвищу Дюбенко.