Фамилия Леоненков образована напрямую от мужского крестильного имени Леон. В переводе с греческого языка оно означает «лев». Покровителем этого имени считается святой Леон Тавматург, что в переводе означает «чудотворец». Таким образом, в основе фамилии — церковное имя, а не прозвище или профессия.

Сама словообразовательная модель здесь необычна и стоит внимания. В русском языке фамилии на -енков чаще всего имеют украинские корни: это русифицированная форма украинской фамилии на -енко. Исходная фамилия Леоненко, распространённая на территории современной Украины, означает «маленький Леон» или «потомок Леона». Когда носители такой фамилии переселялись в центральные и северные регионы России, происходила адаптация: к основе добавляли типично русский суффикс -ов. Так Леоненко превратился в Леоненкова.

Версия о том, что основатель рода был представителем высшего сословия, остаётся гипотетической. Имя Леон действительно встречалось как в дворянской, так и в духовной среде, но по самой фамилии сословную принадлежность определить невозможно — она встречается у разных слоёв населения. Гораздо надёжнее говорить о географии: фамилия Леоненков характерна для южнорусских и украинских регионов, откуда впоследствии распространилась по всей стране.