Фамилия Луденцова — женская форма, мужская — Луденцов. Сразу бросается в глаза редкость: основа «Луд-» встречается в русских фамилиях намного реже, чем «Иван-», «Петр-» или «Кузнец-». Это сразу указывает на то, что корень либо диалектный, либо заимствованный, либо церковный.

Самая вероятная версия — происхождение от крестильного имени Луденций (или Лудентин). В православных святцах есть мученик Лудентий, пострадавший в III веке. Имя латинского происхождения, от ludens — «играющий» или «игрок». В быту такие редкие имена часто сокращали: Луденя, Луда. От них и пошла фамилия через стандартный суффикс -ов/-ев: Луденя → Луденев, Луденцов. Суффикс -ец- в основе (Луден-ец-ов) — типичный для русских фамилий, образованных от уменьшительных форм с суффиксом -ец: «сын Луденца».

Вторая, менее вероятная версия — топонимическая. В Смоленской и Псковской областях есть небольшие речки с названием Луденка (от балтийского lud- — «болотистое место»). Переселенец из такой местности мог получить прозвище Луденец или Луденцов — «человек с Луденки». Но для фамилии на -ов/-ев такая модель встречается реже, чем патронимическая (по имени отца).

Интересная деталь: фамилия практически не встречается в центральных и южных губерниях России. Основной ареал — северо-запад (Архангельская, Вологодская области) и Поволжье (Нижегородская область). В переписях XIX века Луденцовы чаще всего числились государственными крестьянами, а не дворянами или купцами. Это подтверждает бытовое происхождение фамилии — от имени или прозвища простого человека, а не от географического названия, которое давали бы помещику.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Луденев, Лудин, Лудов, — то Луденцова стоит особняком: суффикс -ец- в сочетании с -ов- встречается нечасто, что делает фамилию легко узнаваемой, но не даёт однозначного ответа о корне. Самое правдоподобное объяснение: фамилия ведёт начало от редкого христианского имени Лудентий, которое в быту превратилось в Луденец.