Фамилия Муренцов — один из тех случаев, где на первый взгляд прозрачная основа скрывает сразу несколько возможных корней. Самая вероятная версия связана с прозвищем Муренец, которое образовано от диалектного слова «мурной» или «мурый». В русских говорах так называли пасмурного, угрюмого человека, который ходит нахмурившись. Суффикс -ец в прозвище указывал на носителя признака, а затем фамильный суффикс -ов добавил значение принадлежности: «сын Муренца».

Менее очевидный, но вполне реальный вариант — связь с названием рыбы «мурена». Хотя мурена — рыба южных морей, в русских говорах это слово могло применяться как прозвище за скользкость, изворотливость или неприятную внешность. Однако эта версия слабее: уж слишком экзотична рыба для средней полосы, где фамилия исторически бытовала.

Есть и третья, сугубо бытовая гипотеза: прозвище могли дать человеку, который «мурлыкал» себе под нос, то есть напевал невнятно. Глагол «мурлыкать» в некоторых диалектах звучал как «мурчать», и от него легко образовалось бы прозвище Мурень, а затем Муренец.

Географически фамилия Муренцов — нечастая, её очаги фиксируются в центральных областях России, особенно в бывших Рязанской и Тамбовской губерниях. Это указывает на крестьянское происхождение: фамилии на -ов и -ев в этих краях массово закреплялись за сельскими жителями в XIX веке, когда крестьянам давали фамилии по прозвищам отцов.

С точки зрения словообразования фамилия типична для русской модели: основа Мурен- (от прозвища Муренец) плюс суффикс -ов. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Муренцо́в, хотя в бытовой речи встречается и вариант с ударением на первый. В дореволюционных документах фамилию могли писать через «я» — Муренцовъ, что никак не меняет её происхождения.