Фамилия Меренцев образована от прозвища или нецерковного имени Меренец. В её основе лежит диалектное слово «мерен» — так в ряде русских говоров, особенно на севере и в Сибири, называли коня, мерина (кастрированного жеребца). Суффикс -ец указывал на принадлежность или характерный признак: Меренец — тот, кто имеет отношение к мерину, либо человек, которого прозвали по этой аналогии. В крестьянской среде прозвище Меренец мог получить либо конюх, либо человек, отличавшийся спокойным, «холостым» нравом, либо обладатель какой-то внешней черты, напоминавшей лошадиную — например, долговязый или с крупными зубами.

Модель образования фамилии стандартна для русского ареала: к основе Меренец добавился патронимический суффикс -ев, дающий ответ на вопрос «чей?». Таким образом, Меренцев буквально означает «сын Меренца». По этой же схеме возникли фамилии Меренков, Меренов, Меренин — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксами (-ов, -ин), что указывает на независимое возникновение в разных регионах.

С географией фамилии всё довольно определённо: Меренцевы исторически сконцентрированы в северных и центральных губерниях России. Переписные книги XVII–XVIII веков фиксируют носителей прозвища Меренец среди крестьян и посадских людей в Архангельской, Вологодской и Вятской землях. Это подтверждает и бытование слова «мерен» именно в севернорусских говорах. В более поздних метрических книгах фамилия встречается также в Нижегородской и Костромской губерниях, что говорит о постепенном расселении.

Иной, менее вероятной версии придерживаются те, кто связывает основу с тюркским словом «мерен» (река, протока) или с греческим именем Мерин. Но эти гипотезы слабы: фамилия не имеет характерных следов тюркской адаптации (нет суффиксов -ов/-ев в иной огласовке), а греческое имя в русской антропонимии почти не встречается. Самое надёжное объяснение — местное, крестьянское, от коня-мерина.

В сословном отношении Меренцевы — почти поголовно крестьяне и мещане. Дворянских родов с такой фамилией в Российской империи не зафиксировано, что тоже косвенно подтверждает её прозвищно-профессиональное происхождение. Фамилия не редкая, но и не массовая: по данным современных телефонных справочников, она встречается в основном в Архангельской, Кировской и Нижегородской областях.