Фамилия Невенчанова — редкий случай, когда прозвище или имя, лёгшее в основу, сохранило в себе прямое отрицание. Корень здесь — «венчан», то есть «обвенчанный», «состоящий в церковном браке». Приставка «не-» переворачивает смысл: Невенчаный — это человек, не прошедший обряд венчания. В крестьянской среде, где церковный брак был нормой и условием законного потомства, такое прозвище могли дать по разным причинам: либо ребёнку, рождённому вне брака (байстрюку), либо взрослому, который жил с женщиной без венчания. Иногда так называли и того, кто по каким-то причинам не мог обвенчаться — например, из-за развода или смерти супруги, если второй брак не был оформлен.

Суффикс «-ов» указывает на типичную русскую патронимическую модель: Невенчанов — сын Невенчаного. Женская форма Невенчанова — это либо жена, либо дочь Невенчанова. Поскольку фамилия образована от прозвища, а не от крестильного имени, она могла возникнуть в любом сословии, но чаще всего такие «говорящие» прозвища закреплялись за крестьянами и однодворцами. Дворянские фамилии редко строились на столь откровенных бытовых характеристиках.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и центральным областям. В документах XIX века Невенчановы встречаются в Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниях. В этих краях, где сильно было влияние старообрядчества, прозвище могло иметь и другой оттенок: староверы не признавали браков, совершённых в никонианской церкви, и называли «невенчаными» тех, кто жил без их обряда. Так что за одной фамилией могут стоять совершенно разные истории — от внебрачного ребёнка до религиозного раскола.

Словообразовательная модель здесь примечательна тем, что основа не усекается и не меняется: «невенчан» + «ов». Это говорит о том, что прозвище было осознано как цельное прилагательное, а не как краткая форма причастия. Если бы фамилия пошла от причастия «невенчанный» (с двумя «н»), она выглядела бы как Невенчанов, но с двойной «н» в корне. Однако в бытовой речи и документах XIX века написание часто путали, и вариант с одной «н» закрепился как основной.

Сравните с однокоренными фамилиями: Венчанов, Венчаков (от «венчать»), Обвенчаев. Невенчанов стоит особняком — это не столько указание на профессию или место, сколько на семейный статус, причём статус нелегитимный по меркам того времени. Носитель такой фамилии в XIX веке, скорее всего, знал о её подтексте, но менять её было не принято.