Фамилия Меренцева — женская форма фамилии Меренцев, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем, которое могло возникнуть на стыке нескольких языковых традиций. В основе лежит нецерковное имя или прозвище Мерен, а суффикс -ев указывает на патронимический характер: «чей?» — сын Мереня, то есть потомок человека с таким прозвищем.

Самая вероятная версия возводит основу к диалектному слову «мерень» (или «мерен»). В северных и центральных русских говорах так называли мерина — кастрированного жеребца. Прозвище Мерен мог получить крестьянин, работавший с лошадьми, либо человек, которого сравнивали с этим животным по характеру — спокойный, выносливый, упрямый. Ономастический словарь Б. Унбегауна фиксирует подобные прозвища от названий домашних животных как типичные для русских фамилий XIV–XVII веков.

Менее распространённая, но лингвистически допустимая гипотеза связывает фамилию с финно-угорским субстратом. В коми-пермяцком языке «мерен» означает «туча» или «облако», а в некоторых диалектах — «глухой звук». Если предки Меренцевых происходили с Русского Севера или Приуралья, прозвище могло перейти из местного наречия, где слово имело переносное значение — например, «угрюмый» или «молчаливый» человек.

Фамилия зафиксирована преимущественно в центральных областях России — в Тульской, Рязанской и Московской губерниях, а также в Поволжье. Встречается вариант с двойным «н» — Меренцева, что связано с особенностями произношения в разных говорах: в ряде регионов «Меренев» перешло в «Меренцев» под влиянием суффикса -ец, обозначавшего принадлежность к местности или роду занятий.

Сословный состав носителей фамилии был пёстрым. Среди Меренцевых встречались как крестьяне, так и мещане, а в XIX веке — купцы третьей гильдии. Поскольку прозвище не связано с духовным или дворянским титулом, фамилия осталась «простонародной», хотя и не редкой.