Фамилия Костенникова — женская форма фамилии Костенников. В её основе лежит прозвище или мирское имя Костенник, а у этого слова, в свою очередь, есть два основных объяснения. Первое и самое прямое: Костенником на Руси могли называть очень худого, измождённого человека — буквально «кожа да кости». Прозвища по внешним признакам были широко распространены, и эта версия выглядит логичной.

Вторая версия связана с профессией. Костенником могли прозвать мастера, который работал с костью: вырезал гребни, пуговицы, накладки для луков или шахматные фигурки. Косторезное дело на Руси было уважаемым ремеслом, особенно в северных регионах (Холмогоры, Тобольск), где существовали целые династии таких умельцев. В этом случае фамилия указывает на род занятий предка.

Есть и третье, менее очевидное объяснение: Костенник — это народная, производная форма церковного имени Константин (от латинского constans — «стойкий, постоянный»). В русском языке имя Константин давало множество уменьшительных вариантов: Костя, Коста, Костюк, Костяй, и Костенник вполне мог быть одним из них. В таком случае фамилия перешла из разряда прозвищных в разряд «патронимических», то есть образованных от имени отца.

Фамилия образована с помощью типичного русского суффикса принадлежности -ов, который присоединялся к основе на твёрдый согласный. Костенников — буквально «сын Костенника» или «потомок Костенника». Встречается фамилия преимущественно в центральных и южных регионах России, а также в Поволжье, что подтверждается данными современных телефонных справочников и поисковых систем. Из трёх версий наиболее правдоподобной представляется первая (прозвище по худобе) или вторая (ремесло), поскольку имя Костенник в качестве полной формы от Константина фиксируется реже, чем его более распространённые варианты.