Фамилия Несенова — женская форма, а её мужской вариант — Несенов. В основе лежит, скорее всего, личное имя или прозвище Несен. Такая форма имени — редкая, но вполне возможная в древнерусской традиции, где детей могли называть по дню рождения или по обстоятельствам: Несен значит «рождённый не в срок» или «принесённый» (от глагола «нести»). В старину так могли назвать ребёнка, который родился раньше срока или был «принесён» в семью, то есть приёмный.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Несенов — буквально «сын Несена». Такая фамилия могла закрепиться за крестьянином или посадским человеком в центральных и северных губерниях России, где были распространены прозвищные фамилии на -ов.

Встречается и другая, менее вероятная версия: от диалектного слова «несеня» — так в некоторых говорах называли медлительного, вялого человека. Но это лишь предположение, не подкреплённое широкой лексикографической базой. Основная гипотеза — происхождение от личного имени или прозвища — выглядит убедительнее, поскольку в русской ономастике известны аналогичные случаи (фамилии Несынов, Нечаев — от имён-оберегов).

Фамилия довольно редкая. В дореволюционных справочниках и современных базах данных она фиксируется преимущественно в Поволжье и на Южном Урале, что может говорить о миграции носителей из центральных областей в ходе колонизации этих земель в XVII–XVIII веках.