Фамилия Келенцева — женская форма, мужская, соответственно, Келенцев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Келенец. Сразу бросается в глаза суффикс -ец, который в русских фамилиях встречается не так часто, как -ов или -ин, и обычно указывает на принадлежность к определённой местности или на характерный признак человека. Чаще всего -ец добавляли к названию населённого пункта: так возникали фамилии вроде Тамбовцев, Ростовцев. В случае с Келенцевым логично предположить, что предок происходил из места с корнем «келен-». Что это могло быть?

Самый вероятный вариант — топоним Келенцы или Келенец. Такие названия встречаются в западных и южных регионах бывшей Российской империи, особенно на территории современной Украины и Беларуси. Например, в исторических документах упоминается село Келенцы в Подольской губернии. Если человек переезжал оттуда в другую местность, его могли записать как «Келенец» — выходец из Келенцов. Со временем прозвище закрепилось за потомками, а суффикс -ов добавился по стандартной модели образования фамилий: «чей?» — Келенцев, то есть сын Келенца.

Менее распространённая, но не исключённая версия — связь с диалектным словом. В некоторых говорах «келень» или «келеня» могло означать что-то вроде «кривой», «косой» или «нескладный». Тогда Келенец — человек с такой внешностью или походкой. Однако прямых подтверждений этому в словарях Даля или Фасмера нет, так что версия с географическим корнем выглядит убедительнее.

Суффикс -цев (вместо -цов) в окончании — типичная черта южнорусских и украинских фамилий. В северных и центральных областях чаще говорили бы «Келенцов», но форма на -цев указывает на мягкое произношение, свойственное южным говорам. Это косвенно подтверждает связь с украинскими или белорусскими землями.

Сама фамилия редкая. В современных справочниках и базах данных носителей немного, что говорит о локальном происхождении: скорее всего, род Келенцевых долгое время не покидал пределов одного уезда или волости. В дореволюционной России такая фамилия могла принадлежать крестьянам или мещанам — без выраженного дворянского или купеческого следа.