Фамилия Мосенов нечастая, но у неё есть чёткая и прозрачная словообразовательная модель. Она образована с помощью патронимического суффикса -ов, который в русской традиции закрепился за фамилиями из северных и центральных регионов. Основа — Мосен, сокращённая форма от полного крестильного имени Моисей. В народной среде имя Моисей, пришедшее из древнееврейского (означающее «спасённый из воды»), часто редуцировали: Мосей, Мось, Мосеня. Уменьшительное Мосеня, по сути, и есть та форма, от которой пошла фамилия. То есть Мосенов — буквально «сын Мосени» или «потомок того, кого звали Мосен».

В русских говорах закрепилось несколько производных от Моисея: Мосеев, Мосин, Мосенков, Мосенцев. Фамилия Мосенов стоит в этом ряду особняком — она не самая распространённая, но и не единичная. Встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, что косвенно указывает на зону расселения носителей: это могли быть крестьяне или посадские люди, получившие фамилию при переписях в XVIII–XIX веках. В некоторых случаях, хотя и реже, основой могло стать нецерковное прозвище Мосен — так могли назвать человека за сходство с библейским Моисеем или за привычку вставлять в речь упоминания о нём.

С точки зрения социального происхождения фамилия типично крестьянская или мещанская. Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не значится. Если искать однокоренные параллели, то стоит обратить внимание на фамилию Мосендз, распространённую среди украинцев и белорусов, — там суффикс -ендз указывает на польское или западнорусское влияние. Мосенов же — фамилия великорусского типа, с твёрдым окончанием, что сближает её с восточнославянской традицией именования по отцу.