Фамилия Оленьов — редкий случай, когда прозвище могло быть образовано не от внешности или характера, а от имени, которое носил предок. В основе лежит слово «олень», но не в прямом значении «животное», а как неканоническое личное имя. В древнерусской традиции дохристианские имена, связанные с животными (Волк, Медведь, Сокол), были распространены. Олень — одно из таких имён-оберегов. Считалось, что, назвав сына Оленем, родители передадут ему силу, быстроту или красоту этого зверя. От имени Олень образовалась форма Оленёв (через суффикс -ев, указывающий на принадлежность: «чей?» — Оленев, то есть сын Оленя). Написание через «ё» (Оленьов) — более поздняя орфографическая особенность, которая могла закрепиться в документах из-за местного произношения или невнимательности писаря.

Интересно, что в русских говорах слово «олень» иногда имело переносное значение. В некоторых регионах так могли прозвать высокого, стройного или, наоборот, неуклюжего человека (сравните с диалектным «олениться» — важничать, ломаться). Однако эта версия менее вероятна: прозвища по внешности редко закреплялись в фамилиях с суффиксом -ев, типичным для «именных» фамилий.

Географически фамилия Оленьов (и её основной вариант Оленев) встречается в центральных областях России, особенно в бывших Рязанской и Тамбовской губерниях. Там же фиксируется и топоним Оленево — несколько деревень с таким названием. Это наводит на мысль, что фамилия могла возникнуть не от личного имени, а от названия населённого пункта: выходец из Оленева становился Оленевым. В таком случае суффикс -ев работает как указатель на происхождение («из Оленева»), а исходное название деревни, скорее всего, восходит к тому же имени Олень.

Словообразовательная модель проста: основа «олень» + патронимический суффикс -ев (в написании через «ё» — -ов, так как под ударением после мягкого согласного звук [о] передаётся буквой ё). Это типичная русская фамилия, без иноязычных вкраплений. Встречаются однокоренные фамилии Оленин, Оленчиков — они образованы от той же основы, но с другими суффиксами (-ин, -чик), что говорит о разных ветвях одного родового гнезда.

По сословной принадлежности Оленьовы могли быть как крестьянами, так и однодворцами (особенно в южнорусских землях), но точных данных о массовом дворянском происхождении нет. Фамилия не входит в число «громких» исторических, но её носители оставили след в науке и культуре — в первую очередь, биолог и селекционер Александр Оленев, чьи работы по растениеводству известны в агрономии. Однако упоминать конкретных людей стоит с оговоркой: фамилия редкая, и её история в каждом роду может отличаться.

Таким образом, корень фамилии — древнерусское личное имя Олень, а не прямое указание на род занятий или внешность. Вариант написания с «ё» (Оленьов) — орфографическое отклонение, не меняющее сути.