Фамилия Гребенцова — женская форма от Гребенцов, и её происхождение напрямую связано со словом «гребень». Однако здесь есть важный нюанс: в основе лежит не существительное «гребень» в чистом виде, а его производная форма «гребец» (с чередованием н/ц). В старых говорах «гребцом» называли не только того, кто гребёт веслом, но и мастера, изготавливающего гребни для расчёсывания волос или для ткацкого станка (бердо). Таким образом, прозвище Гребец или Гребенец мог получить либо ремесленник-гребенщик, либо работник на речном судне.

Суффикс -ов- в основе Гребенцов указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — сын Гребенца. Фамилия закрепилась в северных и центральных областях России, особенно в бывших новгородских землях и на Вятке, где промысел по изготовлению деревянных гребней был распространён. В писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются крестьяне с прозвищем Гребец, что подтверждает древность этого именования.

Интересная деталь: фамилия Гребенцова стоит в одном ряду с более частыми Гребенщиков и Гребнев, но отличается редким суффиксальным переходом. Если Гребнев прямо отсылает к предмету, а Гребенщиков — к ремеслу, то Гребенцов — к личному прозвищу человека, что делает её более «личной» по происхождению. Встречается также вариант с ударением на второй слог (Гре́бенцов), что характерно для вологодских и архангельских говоров, где «гребень» произносили с ударением на первый слог.

Социально фамилия почти наверняка крестьянская: в дворянских родословных книгах Гребенцовы не фиксируются, а в среде духовенства такие фамилии обычно получали искусственно, по названию храма или иконы. Здесь же — чисто бытовое, ремесленное прозвище, которое перешло в фамилию без изменений.