Фамилия Касенкин образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: основа + суффикс -ин. Суффикс -ин, в отличие от -ов/-ев, указывает на принадлежность к лицу женского пола или к человеку с прозвищем на -а/-я. В данном случае в основе лежит имя или прозвище Касенка — уменьшительная форма от канонического имени Иннокентий. В народной речи имя Иннокентий часто сокращали до Кеша, Кесенька, Кесеня, а от них уже образовывали фамилии Кешин, Кесенкин. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Касе́нкин.

Вторая, менее очевидная версия, связывает фамилию с тюркскими корнями. В казахском и татарском языках слово «касен» (вариант «хасан») означает «красивый», «хороший» — это арабское имя Хасан, распространённое у мусульманских народов. Однако фамилия Касенкин имеет русский суффикс -ин, что говорит о её формировании в русской среде. Если бы предок носителя был крещёным татарином или башкиром с именем Касен, то его потомки могли получить фамилию Касенкин — по той же модели, что и, например, фамилия Батыркин от имени Батыр. Но более вероятно, что фамилия всё же восходит к русскому Иннокентию, просто через диалектную форму.

Географически фамилия Касенкин встречается в основном в центральных и южных регионах России, а также в Поволжье. Встречаются единичные носители в Казахстане, что может быть следствием переселений или смешанных браков. Сословно фамилия не элитарная: чаще всего её носили крестьяне или мещане, так как суффикс -ин в отчествах и фамилиях характерен для простонародья, в отличие от дворянских -ов/-ев с более сложной историей.

Таким образом, Касенкин — фамилия, которая почти наверняка означает «сын Касенки», то есть потомок человека, которого в быту звали уменьшительным именем от Иннокентия. Если же допустить тюркскую версию, то фамилия может указывать на предка с именем Касен (Хасан), но тогда она должна была возникнуть в регионе с плотным русско-татарским контактом, например, в Казанской или Астраханской губерниях.