Фамилия Носенка — редкий для русского уха случай, когда прозвище застыло в форме, выдающей украинское или белорусское происхождение. В отличие от привычных русских фамилий на -ов или -ин, здесь мы видим суффикс -енк(о), который в восточнославянской ономастике выполняет ту же роль, что уменьшительно-ласкательный или патронимический формант. Носенка — это буквально «маленький нос» или, что вероятнее, «сын (или потомок) Носа».

Основа фамилии — прозвище Нос. На Руси такие прозвища давали не столько за выдающийся размер носа, сколько за характерную черту внешности, которая бросалась в глаза и становилась отличительным признаком человека. Нос мог быть длинным, курносым, с горбинкой — любая особенность давала повод для меткого прозвища. В украинской и белорусской традиции прозвища часто переходили в фамилии без изменений, а суффикс -енко добавлялся для указания на принадлежность к роду: «чей ты?» — «Носенка», то есть из семьи Носа.

Географически фамилия Носенка тяготеет к территории современной Украины, особенно к её центральным и северным областям, а также к югу Беларуси. В российских переписях она встречается редко и, как правило, у носителей, чьи предки мигрировали с запада. Интересно, что в русском языке фамилия могла бы звучать как Носенков — с добавлением типичного русского окончания, но украинская форма сохранилась в исходном виде, что говорит о сильной региональной традиции и, возможно, о том, что предки носителя не были закрепощены в великорусских губерниях, где фамилии часто русифицировали.

Стоит отметить, что в некоторых говорах слово «нос» могло иметь переносное значение: так называли человека с острым чутьём, пронырливого или, наоборот, обидчивого («задирать нос»). Однако для фамилии Носенка основная версия — внешняя примета, которая легла в основу родового имени. Социальный статус первых носителей, скорее всего, был крестьянским или казачьим — именно в этих средах украинская модель фамилий на -енко получила массовое распространение в XVI–XVII веках.