Фамилия Фензелева — женская форма, мужская, соответственно, Фензелев. В основе фамилии лежит редкое прозвище или имя Фензель. Чтобы понять его происхождение, стоит сразу отбросить очевидные, но ложные ассоциации с немецким «Fenster» (окно) или тюркскими корнями — для них нет ни фонетических, ни исторических оснований. Гораздо продуктивнее обратиться к диалектной лексике южных и западных областей России.

Наиболее правдоподобная версия связывает Фензеля с глаголом «фензелить» или «фендюрить», который в рязанских, тамбовских и воронежских говорах означал «капризничать», «привередничать», «жеманничать» или «ломаться». Человек, получивший такое прозвище, мог отличаться излишней манерностью, обидчивостью или придирчивостью. В некоторых говорах то же слово фиксировалось в значении «хитрить», «изворачиваться», что добавляет прозвищу дополнительный оттенок.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: основа (прозвище) плюс патронимический суффикс -ев. Суффикс указывает на принадлежность: Фензелев — сын Фензеля. Встречается и вариант Фензелевский, образованный по польско-украинской модели, но он значительно реже. Географически носители фамилии Фензелевы исторически концентрируются в центрально-чернозёмных областях России, что косвенно подтверждает диалектную версию происхождения.

Версия о происхождении от немецкого «Fenzel» (уменьшительное от имени Винценц) существует, но маловероятна для массовой русской фамилии: носителей немецких фамилий такого типа в России единицы, и они обычно сохраняют написание с «ц». Фензелев — фамилия, скорее всего, чисто русская, возникшая из живого народного слова, которое сегодня почти забыто.