Фамилия Касенев — редкий случай, где суффикс -ев не указывает на отчество от крестильного имени, а почти наверняка скрывает тюркское или арабское имя-основу. В большинстве русских фамилий -ев присоединяется к основе на мягкий согласный или -й. Здесь же основа «Касен» — это адаптированная форма арабского имени Хасан (حسن), означающего «красивый, хороший». В тюркских языках, особенно у казахов, татар и башкир, звук «х» часто переходит в «к», отсюда формы Касен, Касым, Касим. Так что Касенев — это буквально «сын Касена», то есть потомок человека по имени Хасан.

По географии фамилия тяготеет к регионам с сильным тюркским и татарским влиянием. Встречается в Оренбургской, Астраханской областях, в Татарстане и Башкортостане, реже — в центральной России. Это типичная «окраинная» фамилия, которая возникла в зоне контакта славянского и тюркского миров, когда русские писцы фиксировали местное население по отчеству, но записывали имя на свой лад. Двойной суффикс -ев (а не -ов) здесь случаен: в тюркских языках нет мягкого знака, и писарь просто передал на слух мягкое окончание имени «Касен», отсюда и -ев.

Менее вероятная, но возможная версия — происхождение от прозвища Касень из диалектного слова «касень» (косарь, косец) или от глагола «касать» (касаться, трогать). Однако эта гипотеза слабая: в русских говорах такое прозвище не фиксируется, а фамилии от орудий труда (Косарев, Серпов) образуются с суффиксом -ев от прозвищ на -арь, а не от «касень». Поэтому тюркский корень остаётся основным.

Фамилия недворянская, не попала в «Бархатную книгу» или родословные сборники. Её носители — скорее всего, крестьяне или казаки, жившие на южных и восточных рубежах России. В советских архивах встречается в метрических книгах Оренбургской губернии, где записаны «Касеневы» из татарских и башкирских селений. Сейчас фамилия остаётся малочисленной, но сохраняет прямую связь с арабским именем, распространённым в исламском мире.