Фамилия Нестеренкин — редкий случай, когда в одном слове сочетаются сразу две уменьшительные формы. Сначала имя Нестер (народная форма канонического Нестор) превратили в Нестеренко — по украинской или южнорусской модели «сын Нестера». А затем к этой основе прикрепили русский суффикс -ин, который обычно образует притяжательные фамилии от слов на -а/-я: Нестеренко → Нестеренкин, то есть «чей? — Нестеренкиных».

Такая двойная обработка — почти всегда признак переселенческой истории. Фамилии на -енко массово возникали на территории современной Украины и южных областей России. Когда носитель такой фамилии переезжал в великорусские губернии, местные писарь или священник могли «подогнать» фамилию под привычный шаблон, добавив -ин. Или же сам род, оказавшись в иноязычном окружении, со временем русифицировал окончание. В любом случае, Нестеренкин — это не «ошибка», а живой след миграции XVII–XIX веков.

Основа имени — греческое Нестор, означавшее «возвратившийся домой» или, по другой версии, «мудрый старец». В русских святцах это имя носил летописец Нестор, поэтому оно было распространено среди духовенства и крестьян. Но в фамилии Нестеренкин исходное имя прошло через народное переосмысление: Нестер вместо Нестор — так звучало привычнее для русского уха.

Географически фамилия встречается точечно. Наиболее плотные следы — в Курской, Белгородской и Воронежской областях, то есть как раз на стыке южнорусского и украинского влияния. Встречаются Нестеренкины и в Сибири — туда фамилию могли занести переселенцы конца XIX — начала XX века.

С точки зрения словообразования, Нестеренкин стоит в одном ряду с такими же «сдвоенными» фамилиями, как Иванченков, Гавриленков, Тимошенков. Все они показывают, что граница между украинской и русской фамильной моделью была подвижной, и люди нередко «подстраивали» фамилию под местный говор.