Фамилия Феноменова — редкий случай, когда в основе фамилии лежит не имя, не профессия и не географическое название, а книжное, почти философское понятие. Это женская форма фамилии Феноменов, и её появление в русской ономастике — результат не народной, а скорее искусственной, семинарской традиции.

Слово «феномен» (от греческого phainomenon — «являющееся») вошло в русский язык через философию и науку в XVIII веке. В духовных академиях и семинариях было принято давать фатумам (ученикам из духовного сословия) «говорящие» фамилии, образованные от возвышенных, латинских или греческих корней. Феноменов — типичная семинарская фамилия, которую мог получить выпускник или преподаватель, отличавшийся склонностью к рассуждениям, либо просто как «красивая» фамилия, подчёркивающая образованность. Такие фамилии давались и по названиям церковных праздников (Рождественский, Успенский), и по богословским терминам, и по отвлечённым категориям.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: буквально «сын Феномена», но здесь «Феномен» — не имя, а прозвище-характеристика, данное в учебном заведении. В отличие от крестьянских фамилий, закреплявшихся от отцовского имени или ремесла, семинарские фамилии часто менялись при поступлении и могли быть совершенно произвольными. Поэтому Феноменовы — это почти наверняка потомки людей, вышедших из духовного сословия: священников, дьяконов, церковнослужителей.

Если искать параллели, то однокоренные фамилии — Феноменовский, Феноменский (с суффиксом -ский, тоже семинарским), а также более редкие Феноменатов. Встречаются они преимущественно в центральной России, в тех регионах, где были сильны духовные училища: Владимирская, Костромская, Ярославская губернии. Поскольку фамилия книжная и не связана с конкретным ремеслом или местностью, её география размыта, но численность носителей всегда была невысокой.

Есть и другая, менее вероятная версия: в некоторых говорах «феномен» могло быть прозвищем чудаковатого, странного человека — от просторечного переосмысления научного термина. Но для этого нет устойчивых диалектных записей, и основная гипотеза остаётся семинарской. Так что Феноменова — это не «дочь чуда», а фамилия, рождённая в стенах учебного заведения, где греческие слова ценились не меньше, чем святые имена.