Фамилия Кобенцев образована от прозвища Кобенец. В основе, скорее всего, лежит диалектное слово «кобень» — так в некоторых русских говорах называли человека угрюмого, хмурого, нелюдимого или же упрямого, своенравного. В этом случае прозвище носило характерный, поведенческий оттенок: Кобенцем могли прозвать того, кто «кобенится», то есть ломается, капризничает или держится особняком. Суффикс -ец в прозвище указывал на лицо по характерному признаку, а последующее притяжательное окончание -ев добавилось при оформлении фамилии по патронимической модели: «чей?» — Кобенцев.

Менее вероятна, но возможна и топонимическая версия: фамилия могла закрепиться за выходцем из населённого пункта с названием Кобенцы или Кобенево. Такие топонимы встречаются на западе и в центре России, в том числе в бывших Псковской и Тверской губерниях. В этом случае суффикс -ев работает как указание на принадлежность к месту: «из Кобенцев» — Кобенцев.

Фамилия редкая, не относится к массовым. По сословной принадлежности её носители, скорее всего, были крестьянами или мещанами: дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не зафиксировано. В написании стоит обратить внимание на суффикс -ев, а не -ов: это говорит о том, что основа прозвища оканчивалась на мягкий или шипящий согласный (Кобенец), что характерно для северных и центральных русских говоров.