Фамилия Ненсберг не вписывается в типичные модели русских фамилий, оканчивающихся на -ов, -ин или -ский. Её основа и суффикс -берг указывают на немецкое или еврейское (ашкеназское) происхождение. В буквальном переводе с немецкого «Ненсберг» может означать «гора Ненса» (Berg — гора), где «Ненс» — либо сокращённая форма личного имени (например, от Иоганнес, через вариант «Нанс»), либо топонимическая основа.

Скорее всего, фамилия образована от названия населённого пункта. В немецкоязычных землях существует несколько топонимов с корнем «Ненс»: например, Ненс (Nenns) в Баварии или исторические усадьбы с таким именем. Переселенцы из Германии, получившие фамилию по месту выхода, принесли её в Российскую империю в XVIII–XIX веках — в основном в Поволжье, Причерноморье или на Волынь, где существовали немецкие колонии.

В русском контексте фамилия редкая и не получила массового распространения. Ударение, вероятно, падает на первый слог — Не́нсберг, хотя в немецком оригинале могло быть на второй: Ненсбе́рг. При записи в российских документах иногда возникали варианты: Ненцберг, Ненсбург, Ненсбергх — из-за попыток передать немецкое произношение кириллицей.

Сословно носители фамилии в России относились к мещанам или крестьянам-колонистам, реже — к купцам и ремесленникам. После революции и депортаций советских немцев фамилия встречается в рассеянном виде, преимущественно в Сибири, Казахстане и на Урале.

Если рассматривать версию еврейского происхождения, то «Ненсберг» могло быть искусственной фамилией, присвоенной при переходе к фамилиям в Австрийской или Российской империях. В таком случае -берг («гора») — типичный декоративный элемент, а первая часть могла быть произвольной или сокращённой от имени предка. Однако без генеалогических записей определить этническую линию сложно.