Фамилия Гомазенков — редкий случай, где основа не очевидна с первого взгляда. Она явно образована по русской модели с суффиксом -ов, который присоединился к основе Гомазенк-. В свою очередь, Гомазенк — это форма с уменьшительным суффиксом -енк(о), характерным для украинской и южнорусской ономастики. Получается, что перед нами типичная «украинизированная» фамилия, которую русифицировали, добавив окончание -ов: исходная украинская фамилия Гомазенко (или Гомазенок) превратилась в Гомазенков.

Корень здесь — Гомаз-. Самая вероятная версия связывает его с диалектным словом «гомаза» или «гомаз». В южных и западных говорах так называли пачкуна, мазилу, человека, который пачкает или возится в грязи. Прозвище Гомаза могли дать либо неаккуратному ребёнку, либо человеку определённой профессии — например, маляру или сапожнику, работа которого постоянно была связана с краской, варом или грязью. Менее распространённая, но возможная версия — от глагола «гомозить» (суетиться, возиться), тогда прозвище Гомаза означало бы непоседу.

Таким образом, предок носителя фамилии Гомазенков, скорее всего, был выходцем с территории современной Украины или юга России. Его отец или дед носил прозвище Гомаза (или Гомаз), а сына в быту называли Гомазёнок — то есть «маленький Гомаза». Потом фамилия закрепилась в форме Гомазенко, а после переселения в великорусские губернии или в ходе документирования к ней добавили типичный для Севера суффикс -ов, превратив в Гомазенков.

Географически фамилия встречается очень редко. Основные точки бытования — Курская, Воронежская области и прилегающие районы Украины (Сумская, Харьковская). Это подтверждает связь с пограничьем, где смешивались украинская и русская антропонимические традиции. Сословно, скорее всего, это крестьянская или мещанская фамилия: прозвище по бытовой черте или ремеслу редко давали дворянам.