Фамилия Кеншенбаев — редкий пример, где тюркская основа соединилась с русским суффиксом принадлежности, но не через привычное -ов, а через башкирский или казахский формант -баев. Если разобрать фамилию по частям, в ней просматривается сложное имя Кеншенбай: первая часть, кеншен, восходит к тюркскому «кен» (широкий, просторный) или к персидскому «кен» (рудник, копь), а вторая — бай (господин, богач). В ономастике такие составные имена с элементом «бай» типичны для тюркских народов Поволжья и Урала, особенно у башкир и татар, где имя давали с пожеланием достатка и влияния.

Словообразовательная модель здесь нестандартна для русского уха: фамилия образована от личного имени Кеншенбай с помощью русского патронимического суффикса -ев (вариант -ов после мягкого согласного). То есть Кеншенбаев буквально означает «сын Кеншенбая». В русских документах XIX — начала XX века у башкир и казахов часто фиксировали фамилии именно по такой схеме: брали имя отца, добавляли суффикс -ев или -ов и окончание, превращая отчество в наследственную фамилию.

Значение исходного имени Кеншенбай может быть двойным. Первая часть, «кеншен», скорее всего, происходит от тюркского «кен» (широкий, обширный) с аффиксом -шен, который в башкирском и татарском языках образует прилагательные, означающие «обладающий качеством». Тогда имя переводится как «обладающий широтой» или «просторный господин» — метафора щедрости и богатства. Менее вероятная версия — связь с персидским «кан» (рудник), что дало бы значение «господин рудников», но для кочевых тюркских народов такая семантика маловероятна, если только предки не занимались горным делом на Урале.

Географически фамилия Кеншенбаев почти наверняка привязана к Башкортостану или Оренбуржью, где смешение башкирских, татарских и казахских родов давало такие гибридные формы. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках подобные фамилии встречаются редко, что подтверждает её локальный характер: носители, скорее всего, происходят из одного конкретного рода или аула. Социальный статус предков — вероятно, скотоводы или земледельцы, но не знать, поскольку у башкирской аристократии чаще бытовали фамилии на -ов без промежуточного «бай».

Отдельно стоит заметить, что фамилия не имеет ничего общего с русским словом «кеншин» или «кенш» — это чисто тюркское образование, которое в русском языке сохранило оригинальное звучание без адаптации. Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего будут Кенжебаев, Кенбаев и Кеншин — все они восходят к тому же корню «кен», но с разными суффиксами.