Фамилия Левенцовы (в документах чаще встречается форма мужского рода — Левенцов) происходит от прозвища Левенец. В костромских говорах так называли очень высокого, нескладного человека. Именно эта версия считается основной и наиболее правдоподобной: прозвище описывало внешность, а уже от него по стандартной модели с суффиксом -ов образовалась фамилия.

Менее вероятно, что в основе лежит мужское крестильное имя Лев. Оно латинского происхождения (от leo — «лев») и известно по Святому Льву, Папе Римскому V века, которого за красноречие и ревность к вере прозвали Львом Великим. В этом случае фамилия Левенцов означала бы «сын Льва», но для такой модели нехарактерен суффикс -енц-: обычно от имени Лев образуются фамилии Львов, Левкин, Левин.

Ещё одна гипотеза — связь с бельгийским городом Левен (впервые упомянут в 884 году). Если бы предок был выходцем оттуда, его могли прозвать Левенцем. Однако эта версия слабая: географические прозвища в русской среде редко оформлялись через суффикс -енец без дополнительного уточнения, да и сам город не был настолько известен в России, чтобы стать источником фамилии.

Словообразовательная модель фамилии проста: прозвище Левенец (с суффиксом -ец, указывающим на носителя признака) + фамильный суффикс -ов. Такой способ — один из самых массовых в русской ономастике: он даёт прямой ответ на вопрос «чей?» — сын Левенца.

О точном времени возникновения фамилии судить трудно: процесс становления фамилий у крестьян и посадских людей растянулся до XIX века. Однако сама фамилия Левенцов — не случайный набор звуков, а живая запись диалектного слова, которое почти вышло из употребления.