Фамилия Есенов чаще всего образована от тюркского имени Есен (варианты — Исен, Эсен). В казахском, татарском, башкирском и других тюркских языках «есен» означает «здоровый, благополучный, невредимый». Имя Есен давали с пожеланием, чтобы ребёнок рос крепким и избежал бед. Фамилия Есенов буквально переводится как «потомок Есена».

Суффикс -ов указывает на русскую модель оформления фамилий, которая в XIX–XX веках закрепилась у многих народов Российской империи. Поэтому Есенов — типичная «русифицированная» тюркская фамилия: тюркское имя + русский патронимический суффикс. Встречается она преимущественно у казахов, татар, башкир, а также у ногайцев и киргизов.

Иногда корень «есен» путают с русским словом «есень» (осень) или с фамилией Есенин, но это разные линии. Есенин происходит от имени Есени — народной формы крестильного имени Семён, а Есенов — от тюркского имени, не имеющего отношения к церковному календарю.

Встречается вариант написания через «Э» — Эсенов. Такая форма ближе к оригинальному произношению в некоторых тюркских языках, где первый звук более открытый. В русской паспортной системе закрепился вариант через «Е», но в документах можно встретить обе записи.

Фамилия не относится к дворянским или старинным аристократическим родам — она массово фиксируется с конца XIX века, когда у кочевых и полуоседлых народов начали оформлять фамилии по русскому образцу. До этого люди обходились личным именем и указанием на отца (Есен-улы, Есен-кызы).