Фамилия Федосенкова — женская форма фамилии Федосенков, которая относится к распространённому типу русских фамилий на -ов и -ев. В основе лежит крестильное имя Федосей (церковная форма Феодосий, от греческого «Феодосиос» — «данный Богом»). Суффикс -енк- в данном случае указывает не на украинское происхождение (как у фамилий на -енко), а на особую русскую модель образования: от краткой формы имени Федосей с помощью суффикса -енк- (Федосенко) и последующего прибавления патронимического -ов. Получается буквально «сын Федосенка», где Федосенко — уменьшительно-ласкательное или обиходное прозвище того самого Федосея.

В отличие от фамилий вроде Федосов или Федосеев, которые образованы напрямую от полного имени, Федосенков — более редкая «двухступенчатая» фамилия. Она говорит о том, что предка звали не просто Федосей, а Федосей Федосенко, то есть в роду уже использовалась уменьшительная форма имени, которая потом закрепилась как фамильная. Такая модель встречается в северных и центральных губерниях России, где любили «домашние» варианты имён с суффиксом -енк- (Иван — Иваненко, Петр — Петренко). В южнорусских и украинских землях эти же формы стали самостоятельными фамилиями без дополнительного -ов (Федосенко, Иваненко).

Исходное имя Федосей (Феодосий) было популярно среди крестьян и горожан, особенно в XVI–XVII веках. Носители фамилии Федосенковы — это потомки человека, которого в быту называли Федосенок (маленький Федосей или сын Федосея). Со временем прозвище перешло в фамилию, а окончание -а в женском варианте Федосенкова указывает на принадлежность к роду: дочь, жена или вдова Федосенкова.

Фамилия не имеет отношения к дворянским родам — это типичная крестьянская или мещанская фамилия, закрепившаяся после отмены крепостного права. Встречается преимущественно в Брянской, Смоленской и Калужской областях, а также среди старообрядцев, которые часто сохраняли архаичные формы имён.