В русской традиции фамилии на -ов/-ев образуют женский вариант с окончанием -а, поэтому носительница фамилии Касенкова — это дочь, жена или вдова Касенкова.

Мужская основа — Касенков — образована по стандартной модели от личного имени или прозвища. В её центре лежит корень «Касен». Скорее всего, это форма крестильного имени Косма (разговорный вариант Кузьма) с характерным южнорусским или украинским аканьем: безударное «о» перешло в «а». В говорах имя Кузьма нередко звучало как «Казьма», а уменьшительные формы вроде Кась, Кася, Касеня давали основу Касен. Суффикс -к- в таких именах указывает на уменьшительно-ласкательное значение: Касеня — это «маленький Кузьма». Таким образом, Касенков буквально означает «потомок Касени» (Кузьмы).

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с тюркскими корнями. В казахском и других тюркских языках есть имя Касен (вариант Хасен, от арабского «красивый»). Если предки носителя фамилии жили в регионах с татарским или башкирским населением, фамилия могла возникнуть от этого имени. Однако суффикс -ов типичен для русской ономастики, а не для тюркской, поэтому версия с Кузьмой выглядит более естественной для большинства регионов России.

Географически фамилия Касенков встречается в центральных и южных областях России, а также в Поволжье. Встречаемость невысокая, что говорит о локальном происхождении — возможно, от прозвища одного человека в конкретной деревне. Сословно предки Касенковых могли быть крестьянами или мещанами, поскольку фамилии на -ов в этих слоях населения закрепились в XVIII–XIX веках. Дворянских родов с такой фамилией в исторических источниках не зафиксировано.

В написании фамилии возможна путаница с однокоренными: Касьянков (от имени Касьян), Косенков (от Косой или Косьма). Но Касенков выделяется именно акающим произношением, которое выдаёт южнорусский или украинский диалект предков.