Фамилия Ключенков образована от прозвища Ключ, а её финальная форма указывает на украинское или белорусское происхождение. Основа та же, что у слова «ключ», но значений у этого слова несколько, и каждое могло породить прозвище. Человек мог быть слесарем, делавшим ключи, или ключником — служащим, который заведовал продовольственными запасами и носил при себе ключи от кладовых. Третья версия отсылает к плотницкому делу: «ключом» называли колышек в борту лодки для крепления весла. Но есть и менее очевидный вариант: прозвище могли дать по месту жительства — у родника, поскольку «ключ» в ряде говоров означает «родник, источник».

Суффикс -енк(о) в основе — типичная украинская или южнорусская форма, указывающая на потомка («маленький Ключ» или «сын Ключа»). Когда носители такой фамилии переселялись в центральные области России, к ней могли добавить типично русский суффикс -ов, получив Ключенкова. Впрочем, фамилия могла сложиться и сразу на русской почве: от украинской фамилии Ключенко с помощью патронимического суффикса -ов, как это делали при переписях и в документах.

Географически фамилия Ключенков встречается в основном в Центральной России и Поволжье, но её корни тянутся к южным регионам. Сравните с однокоренными Ключников, Ключарёв, Ключенко — все они образованы от разных профессий или прозвищ, связанных с тем же словом.