Фамилия Косыренкова образована от прозвища или мирского имени Косыренок. В основе лежит корень «кос-», который в славянских языках многозначен: он мог указывать на внешность (косой, кривой), на характер (упрямый, недоверчивый — «косой взгляд»), а также на занятие (косарь, тот, кто косит траву). Суффикс «-енок» (в исходной форме Косыренок) — типичный для восточнославянских фамилий, особенно в северных и центральных русских говорах. Он означал «маленький», «сын» или «младший родственник»: Косыренок — буквально «сын Косыря» или «молодой Косырь». Само имя Косырь могло быть как прозвищем человека с косоглазием или косой чёлкой, так и производным от глагола «косырить» — упрямиться, перечить.

Фамилия Косыренкова стоит в женском роде (от мужской формы Косыренков). Такие именования, образованные по модели «прозвище + суффикс принадлежности», широко представлены в ономастике восточных, западных и южных славян. Славянские фамилии возникали от личного прозвища или от имени — христианского или языческого, и Косыренкова не исключение. В данном случае исходное прозвище Косыренок не было связано с церковным календарём, а отражало бытовую или характерную черту предка.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным областям России, где суффикс «-енок/-ёнок» в фамилиях особенно распространён. Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении: вероятно, родоначальник жил в небольшой местности, и прозвище закрепилось за его потомками без широкого расселения. Однокоренные фамилии — Косырев, Косырин, Косыренко — имеют ту же основу, но разные суффиксы, что указывает на разные региональные модели образования: «-ев» типичен для юга и запада, «-ин» — для севера, а «-енков» — для центральной России. Таким образом, Косыренкова — не случайный вариант, а закономерный результат народной словообразовательной традиции.