Фамилия Гребеньковы восходит к прозвищу Гребенек, которое дали человеку по роду занятий или по внешней особенности. Основа здесь — слово «гребень» (продолговатая пластинка с зубьями для расчёсывания волос). Скорее всего, предок носителей этой фамилии был ремесленником, который делал гребни на продажу. В старину такое занятие было востребованным: деревянные и костяные гребни — предмет повседневного обихода, без которого не обходилась ни одна крестьянская или городская семья.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе Гребеньк- (от «гребенек», уменьшительно-ласкательной формы слова «гребень») добавили суффикс -ов, указывающий на принадлежность. Получается «Гребеньков» — буквально «сын Гребенька» или «из семьи Гребенька». Суффикс -ек в прозвище мог появиться не только как уменьшительный, но и как указание на рост или возраст самого мастера (например, молодой гребенщик).

В написании фамилии возможны варианты: Гребеньков, реже Гребенков, а в старых документах встречалась форма Гребенников. Последняя — не ошибка, а параллельная ветвь, где суффикс -ник прямо указывает на ремесло («гребенник» — мастер, делающий гребни). Фамилия Гребеньковы, таким образом, стоит в одном ряду с Кузнецовыми, Плотниковыми, Столяровыми — профессиональными фамилиями, которые в России давали по самому заметному занятию предка.

Точную географию фамилии установить сложно: процесс закрепления фамилий шёл веками, и гребенщики жили по всей Руси. Однако можно предположить, что фамилия чаще встречалась в северных и центральных губерниях, где было развито ремесленное производство из дерева и кости. В любом случае, фамилия Гребеньковы — живой след той эпохи, когда человека называли не по отцу, а по делу его рук.