Фамилия Маренинова ведёт начало от нецерковного имени Марена, и её разбор стоит начать именно с языческого, а не христианского пласта русской ономастики. В славянской мифологии Марена (также Морёна, Марана, Маржана) — богиня, связанная со смертью, сезонным умиранием и последующим воскресением природы, а также с обрядами вызывания дождя. Легенды описывают, как Морена со злыми приспешниками каждое утро пытается погубить Солнце, но отступает перед его лучезарной силой. Давать ребёнку «страшное» имя — распространённый приём: считалось, что злые духи не тронут того, кто уже назван в честь смерти или зимы.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: «чей?» — Маренин, то есть сын или потомок человека по имени Марена. Форма Маренинова — женский вариант, образованный по той же модели, что и все фамилии на -ин/-ын. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на третий слог: Марени́нова, хотя в говорах возможны колебания.

Известный носитель фамилии — Василий Иванович Маренин (1864–1923), протоиерей и духовный писатель, который в 1919–1920 годах был настоятелем Казанского собора в Петрограде. Его биография показывает, что фамилия бытовала в церковной среде, хотя корень у неё дохристианский — обычное для русских фамилий сочетание языческой основы и православного контекста.

Географически фамилия редкая. Встречается преимущественно в центральных и северных областях России, что согласуется с ареалом культа Марены в славянском фольклоре. Однокоренные варианты — Маренин, Маренина, Маренов — различаются суффиксами, но восходят к той же основе.