Фамилия Мерзенкин — одна из тех, где ясна основа, но не сразу понятен ход её образования. В её центре лежит древнерусское нецерковное имя или прозвище Мерзенка. Оно, в свою очередь, образовано от глагола «мерзнуть» или прилагательного «мерзлый» с помощью уменьшительного суффикса -енк(а). Такие имена давали в крестьянской среде по внешним признакам или по обстоятельствам рождения: например, ребёнку, родившемуся в холодное время года, или человеку с бледной, «зябкой» внешностью. В старых новгородских и псковских грамотах встречаются прозвища Мерзлый, Мерзляк — Мерзенка стоит с ними в одном ряду.

Суффикс -ин в окончании фамилии — типичный русский патронимический показатель, отвечающий на вопрос «чей?». Мерзенкин буквально означает «сын Мерзенки». По этой модели образованы тысячи русских фамилий от имён и прозвищ на -а, -я: Пушкин, Ильин, Головин. Менее вероятна, но возможна связь с диалектным словом «мерзень» — так в некоторых говорах называли мелкую, негодную рыбу или что-то ничтожное, но эта версия слабее, так как слово не получило широкого распространения.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку европейской России. В документах XVII–XVIII веков Мерзенкины фиксируются в Вятской и Пермской губерниях — регионах с суровым климатом, где прозвище «мерзлый» было особенно уместно. Встречается она и в Поволжье, но значительно реже. Фамилия довольно редкая и не попала в число дворянских родов: её носители в массе своей были государственными крестьянами или однодворцами.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Мерзенкин стоит особняком. Мерзляков — более частый вариант, образованный от полной формы прозвища через суффикс -ов. Мерзенкин же сохранил уменьшительную, почти ласкательную форму основы, что характерно для семейных прозвищ, закрепившихся в быту, а не в официальных переписях. По сути, это фамилия, которая донесла до нас не только имя предка, но и ту интонацию, с которой его называли в семье.