Фамилия Леоненкова — редкий пример, где женская форма закрепилась в документах как основная, но её мужской вариант Леоненков прочитывается без труда. В основе лежит мужское крестильное имя Леон — прямая транслитерация греческого λέων, то есть «лев». На Руси это имя встречалось реже, чем производные вроде Лев или Леонтий, но церковный календарь его знает: покровителем считается святой Леон Тавматург, чьё прозвище в переводе означает «чудотворец».

Словообразовательная модель типична для украинско-белорусского пограничья: суффикс -енк- указывал на «малого» или «потомка» — Леоненко буквально значило «маленький Леон» или «сын Леона». Когда носители такой фамилии оказывались в великорусских губерниях, фамилию нередко русифицировали, приращивая патронимический суффикс -ов: так Леоненко превращался в Леоненкова. Впрочем, в ряде случаев окончание -ов могло появиться и на месте, при записи в ревизских сказках, — писарь просто добавлял его к украинской основе по аналогии с русскими фамилиями.

Версия о «высшем сословии» основателя рода выглядит натяжкой. Имя Леон не было привилегией знати — его носили и крестьяне, и мещане. Скорее всего, предок Леоненковых был обычным человеком, получившим имя в честь святого, а его потомки, переезжая в Россию, адаптировали фамилию под местные нормы. Географически фамилия тяготеет к южным областям — Курской, Воронежской, а также к бывшей Слобожанщине, где украинский антропонимикон активно смешивался с русским.