Фамилия Грезенкова — женская форма, в основе которой лежит мужская фамилия Грезенков. Её ядро — прозвище или нецерковное имя Грезень. В русских говорах слово «грезень» или «грёза» имело два основных значения: «мечта, видение, сонное воображение» и, в некоторых диалектах, «нечто несуразное, нелепое» или даже «неряха». Таким образом, прозвище могло указывать на характер человека — мечтательного, склонного к фантазиям, либо, напротив, на его неопрятный вид или странное поведение. Менее вероятна, но возможна связь с глаголом «грезить» в значении «бредить, говорить во сне».

Модель образования типична для русских фамилий: к основе на мягкий согласный или -й присоединяется суффикс -ев (в безударном положении часто переходящий в -ов), а затем окончание -а для женского рода. В говорах фамилия могла закрепиться и в форме Грезенков, а женский вариант Грезенкова — это либо фамилия замужней женщины, либо дочери. Интересно, что в некоторых регионах (например, в бывших новгородских землях) встречается фамилия Грезнов с тем же корнем, что подтверждает диалектную вариативность.

Географически фамилия Грезенкова встречается нечасто, но её следы можно найти в центральных и северо-западных областях России. Сословная принадлежность носителей неоднородна: в метрических книгах XIX века Грезенковы и Грезенковы встречаются и среди крестьян, и среди мещан. Никаких дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что типично для прозвищных фамилий из народной среды.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Грезнев, Грезнов, Грезин — показывает, что все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами, что указывает на независимое возникновение в разных местностях. Фамилия Грезенкова — не переделка иностранного имени, а исконно русское образование, которое вписано в традицию называть человека по его заметной черте.