Фамилия Ксенцева — женская форма, а мужская, Ксенцев, образована с помощью типичного русского патронимического суффикса -ев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Ксенец. Само слово «ксенец» в русских говорах имело несколько значений. В одних диалектах так называли чужака, пришлого человека, странника (от греческого «ксенос» — чужой, гость). В других — бродягу или нищего, побирающегося по дворам. Третье, менее распространённое значение — скупой, жадный человек, который «ксе́нится», то есть скупится.

Таким образом, родоначальник Ксенцевых мог получить прозвище за образ жизни (странник, пришелец) или за черту характера (прижимистость). Важно, что фамилия не связана напрямую с церковным именем Ксения: суффикс -ец образует прозвища от нарицательных слов, а не от канонических имён. Встречаются и варианты написания с одной «с» — Ксенцов, что говорит о народном произношении без удвоения.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральной России и Поволжье. Поскольку суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?» — Ксенцев), предок носителя фамилии был, скорее всего, крестьянином или посадским человеком, получившим прозвище в быту. В дворянских родословных эта фамилия не зафиксирована.