Фамилия Гребенчиков — один из тех случаев, когда профессиональное прозвище предка застыло в суффиксе и дошло до нас почти без искажений. В основе лежит слово «гребенчик», которое в старых говорах имело два главных значения: либо это был уменьшительный вариант слова «гребень» (расчёска, а также деталь ткацкого станка — гребень для прибивания утка), либо так называли мастера по изготовлению гребней. Ремесло было ходовым: деревянные и костяные гребни требовались всем, от крестьянок до горожанок, а гребенщики составляли заметную прослойку ремесленников в русских городах и слободах.

Словообразовательная модель здесь прозрачная: прозвище Гребенчик (человек, связанный с гребнями — делающий их или торгующий ими) получило типичный русский патронимический суффикс -ов. В результате «Гребенчиков» означает «сын Гребенчика» или «потомок Гребенчика». Суффикс -чик в основе указывает на профессиональную принадлежность, а не на уменьшительность в бытовом смысле — это характерная черта многих русских фамилий от ремесленных прозвищ (ср. Барабанчиков, Ключников).

Интересно, что у фамилии есть близкие, но не тождественные варианты: Гребенщиков, Гребенюков, Гребенников. Если Гребенщиков — прямой аналог от той же основы (гребенщик — мастер), то Гребенчиков может указывать на более узкую специализацию или на диалектную особенность: в некоторых регионах «гребенчиком» называли не только мастера, но и самого гребень. Есть версия, что в северных говорах «гребенчик» мог быть прозвищем человека с зачесанными или торчащими волосами — по аналогии с гребнем петуха, но это менее убедительно: фамилии от внешних признаков обычно образуются через другие суффиксы.

Географически фамилия тяготеет к центральным и поволжским областям России, где ремесло гребенщиков было особенно развито, особенно в Нижегородской, Костромской и Владимирской губерниях. Встречается она нечасто, что объяснимо: прозвище было довольно конкретным и не таким массовым, как, скажем, Кузнецов или Мельников. Дворянского сословия эта фамилия не касалась — она из разряда «ремесленных», то есть крестьянских или мещанских по происхождению, что подтверждается и отсутствием фамилии в старых родословных книгах.