Фамилия Обенцова — редкий случай, когда при взгляде на окончание сразу понятно: это женская форма. Без контекста невозможно сказать, как выглядит мужской вариант — Обенцов или Обенцо́в, ударение не закреплено в общем употреблении. Но разбирать стоит именно основу Обенц-, потому что она неочевидна и допускает несколько трактовок.

Скорее всего, в основе лежит прозвище или имя Обенец, Обеня. Суффикс -ец в русской антропонимии часто указывал на принадлежность к местности или характерный признак: скажем, вологжанин — «вологодец», человек с большой головой — «голованец». Обенец могло означать выходца с реки Обь (жителя Приобья, «обский») или же человека, получившего прозвище от диалектного слова «обень» — в некоторых говорах так называли обманщика, плута. Вторая версия правдоподобнее: географические прозвища по крупным рекам чаще давали переселенцам на новом месте, а фамилия Обенцов встречается в основном не в Сибири, а в центральных областях России.

Менее вероятна, но возможна связь с календарным именем Аввакум (в просторечии Обокум, Обокуня). В русской народной традиции имя легко сокращалось и искажалось: Аввакум → Обокум → Обокунь → Обокунцов. Если отбросить суффикс -ун-, остаётся Обок- → Обок-ец → Обенцов. Это длинная цепочка, но ономасты фиксируют подобные переходы для редких имён.

Суффикс -ов в мужском варианте типичен для фамилий, образованных от прозвищ или имён на твёрдый согласный: Обенец → Обенцов. Женская форма Обенцова, таким образом, означает «дочь или жена Обенцова». Сословная принадлежность носителей невыяснена: фамилия не упоминается в известных родословных книгах дворянства и не характерна для духовенства, что оставляет наиболее вероятной среду крестьян или мещан — скорее всего, из северных или центральных губерний, где диалектное слово «обень» было в ходу.