Фамилия Младенцева образована от прозвища Младенец. Вопреки интуиции, в основе лежит не обязательно детское прозвище. На Руси младенцем действительно называли ребёнка до семи лет, но в пермских говорах слово имело иное значение — «молодец», то есть удалой, храбрый, бодрый человек. Встречалось и третье толкование: так могли сказать о нестаром холостяке.

Прозвище Младенец давали взрослому человеку по разным причинам. Либо за бойкий нрав и удальство, либо за неженатое положение в возрасте, когда пора уже было обзаводиться семьёй. В любом случае, потомок человека с таким прозвищем со временем получил фамилию Младенцев, а женщина из этого рода — Младенцева.

Словообразовательная модель проста: к основе Младенец- добавили типичный русский суффикс -ев, указывающий на принадлежность роду. Это патронимическая фамилия, то есть отвечающая на вопрос «чей?» — сын Младенца. Суффикс -ев, а не -ов, объясняется мягким конечным согласным основы.

Интересно, что фамилия сохранила архаичное полногласие «млад-» вместо более привычного для разговорной речи «молод-». Это след церковнославянского влияния, тогда как в народной среде чаще бытовали формы с корнем «молод-». Поэтому Младенцевы — редкий случай, когда книжное слово легло в основу прозвища, а не наоборот.

Среди однокоренных фамилий встречаются Младенцов, Младенчиков, Младенов (болгарский вариант). Русская форма Младенцев распространена мало, что делает её узнаваемой и не дающей спутать носителя с кем-то ещё.