Фамилия Косменкова — женская форма от Косменков, а та, в свою очередь, образована от имени или прозвища Косменко. В основе почти наверняка лежит крестильное имя Косма — народная форма канонического имени Косьма (в церковной традиции Косма). Это имя греческого происхождения, означающее «украшение», «мир». В русском быту имя Косма было распространено, но со временем дало множество уменьшительных и обиходных форм, одной из которых стало Косменя.

Суффикс -енко в фамилии указывает на её украинское или южнорусское происхождение. В XVII–XVIII веках фамилии на -енко активно формировались на Левобережной Украине и в прилегающих областях России, обозначая потомка человека: Косменко — «сын Космы» или «сын Косменя». Позже, при русификации фамилий, к основе добавили типичный русский патронимический суффикс -ов, получив Косменков. Таким образом, фамилия прошла двойную обработку: сначала украинскую, потом русскую.

Искать географические корни Косменковых стоит в регионах, где пересекались украинские и русские фамильные модели: Белгородская, Курская, Воронежская области, а также юг Рязанщины. В этих краях имя Косма было в ходу, а прозвищные формы на -енко давали целые гнёзда фамилий.

Версия о происхождении от мирского прозвища Косменко (например, от слова «косматый» — лохматый, нечёсаный) менее вероятна. Хотя прозвища по внешности давали часто, суффикс -енко в прозвищах встречается реже, чем в уменьшительных формах имён. К тому же имя Косма даёт естественную цепочку: Косма → Косменя → Косменко.

Значение фамилии для её носителей — прямая связь с предком по имени Косма. В народной памяти имя ассоциировалось со святыми бессребрениками Космой и Дамианом, покровителями ремёсел и врачевания. Так что среди предков Косменковых могли быть не только крестьяне, но и ремесленники, кузнецы, лекари — хотя точных сословных данных по этой фамилии нет.

Написание с буквой «о» в первом слоге устойчиво, хотя в диалектах могло звучать и «Касьменков» — от народной формы Касьян. Но официально фамилия закрепилась именно в варианте Косменков, что подтверждает её связь с именем Косма, а не с календарным Касьяном.