Фамилия Легензовы образована по стандартной русской модели — от прозвища Легенз с помощью патронимического суффикса -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Легенза). В основе фамилии лежит древнее прозвище, которое могло возникнуть в разных языковых средах, и здесь есть несколько версий.

По одной из гипотез, прозвище Легенз восходит к эстонскому прилагательному «leegi» — «пламенный». В этом случае прозвище могло характеризовать человека по темпераменту: страстный, горячий, воодушевлённый. Либо, что тоже вероятно, описывать внешность — ярко-рыжие волосы, как огонь. Такая версия особенно правдоподобна для территорий, где русское население соседствовало с прибалтийскими народами: Псковская губерния, западные уезды Новгородчины, а также земли, прилегающие к Чудскому озеру.

Согласно другой, менее очевидной версии, корень прозвища — польский глагол «lęgenąć», означающий «вылупляться, выводиться». Тогда Легензом могли назвать человека, который разводил домашнюю птицу, особенно цыплят или гусят. Прозвище, данное по роду занятий, — обычная практика для русских и славянских фамилий, и в этом случае оно указывало бы на конкретное ремесло предка.

Фамилия Легензовы — редкая. Она не встречается в массовых списках дворянских родов или купеческих гильдий, и, скорее всего, её носители были крестьянами или мещанами. Суффикс -ов в безударной позиции иногда переходил в устной речи в -ев, поэтому в старых документах можно встретить вариант Легензев — это не ошибка, а естественное фонетическое изменение.

Точное место и время возникновения фамилии определить сложно: процесс закрепления прозвищ в фамилии шёл несколько столетий, и Легензовы могли появиться в разных концах Северо-Запада России независимо друг от друга. Но в любом случае фамилия сохранила в себе редкое слово, которое сегодня почти не употребляется.