Фамилия Мусенова — женская форма фамилии Мусенов — и почти наверняка несёт тюркскую основу. В отличие от многих русских фамилий на -ов/-ев, образованных от христианских имён, Мусенов прямо указывает на мусульманский мир. Исходное имя или прозвище — Муса, арабский вариант библейского Моисея (Мусы), почитаемого в исламе как пророк. Суффикс -ен- в данном случае не уменьшительный, а скорее передаточный, характерный для тюркских языков, где к имени Муса добавляли -ен для образования притяжательной формы («сын Мусы», «относящийся к Мусе»). Затем русский патронимический суффикс -ов окончательно оформил фамилию по модели «чьего сына?» — Мусенов.

Географически фамилия Мусенова чаще всего встречается среди народов Поволжья и Приуралья — татар, башкир, казахов. В этих регионах имя Муса было распространённым, а фамилия Мусенов могла появиться в среде крещёных татар или в результате русификации документов в XIX–XX веках. Встречается и другой вариант — Мусин, более частый и прямой, а Мусенов — его более редкая «удлинённая» форма, возникшая, возможно, из-за особенностей местного произношения или записи в метрических книгах.

Есть и альтернативная, менее вероятная версия: связь с арабским словом «муса» в значении «остриё, лезвие» — такое прозвище мог дать точильщик или оружейник. Но она не подкреплена массовостью фамилии и её ареалом. Основная версия — от имени пророка Мусы — надёжнее и логичнее, особенно если учесть, что фамилия не единична, а имеет параллели у многих тюркских народов.

По сословному происхождению предки Мусеновых скорее всего были крестьянами или мещанами из татарских или башкирских деревень. Дворянских родов с такой фамилией в Российской империи не зафиксировано. В советское время фамилия распространилась шире за счёт миграций, но её «тюркский след» остаётся главным ключом к пониманию.