Фамилия Геленов — редкий случай в русской ономастике, где основа, скорее всего, не славянская, а греческая или тюркская, но оформлена по русской модели. Суффикс -ов прямо указывает на форму притяжательного прилагательного: «чей?» — Геленов, то есть сын, потомок человека по имени или прозвищу Гелен.

Корень «Гелен» отсылает к нескольким возможным источникам. Самая прямая версия — от греческого имени Гелен (Hellen), которое в античной мифологии носил родоначальник эллинов, сын Девкалиона и Пирры. В христианской традиции это имя тоже встречалось, хотя и не было широко распространено на Руси. Вторая версия — от тюркского прозвища или имени, восходящего к слову «гелен» (в некоторых тюркских языках — «приходящий», «пришелец»), что могло закрепиться за переселенцем или новым человеком в общине. Третья, менее вероятная, — от основы «гел» (как в слове «гель» — нарост, опухоль), но в русских говорах следов такого прозвища почти нет.

Словообразовательная модель типична для фамилий, возникших в среде духовенства или образованных слоёв, где греческие имена давали при поступлении в семинарию. Однако Геленов могла появиться и в среде крещёных татар, башкир или других народов Поволжья, где тюркские имена адаптировали под русский патроним. Географически фамилия встречается точечно, чаще всего в южных регионах России и в Поволжье, что подтверждает версию о греческом влиянии через Причерноморье или о тюркской основе.

В отличие от фамилий на -ин или -ский, Геленов не даёт подсказки о роде занятий предка — только о его имени или прозвище. Сословная принадлежность тоже остаётся неясной: единичные носители могли быть и крестьянами, и священниками. В дореволюционных метрических книгах фамилия почти не встречается, что говорит о её позднем закреплении или малой численности рода.

Единственная деталь, которая выделяет фамилию из ряда похожих: ударение. В большинстве говоров оно падает на первый слог — Ге́ленов, что сближает её с греческим произношением, а не с тюркским, где ударение было бы на последнем слоге. Это косвенно указывает на книжное, семинарское происхождение, а не на бытовое прозвище.