Фамилия Орленов — редкий случай, когда основа настолько прозрачна, что кажется очевидной, но при ближайшем рассмотрении таит неожиданный поворот. Прямое значение — «орлиный», «принадлежащий орлу». Однако в русской ономастике фамилии, образованные напрямую от названий птиц (Соколов, Ястребов, Воробьев), обычно возникали не из-за внешнего сходства, а из мирских имён. Орёл был сильным, зорким, гордым — такие качества могли дать прозвище Орёл, от которого по стандартной модели с суффиксом -ов и появился Орленов: «чей?» — «сын Орла».

Но есть и вторая, более точная версия. Суффикс -ён- (в форме -ен-) в фамилиях часто указывает на «детёныша»: Волчонков, Лисёнков, Гусёнков. Орленов в этом ряду — «сын орлёнка», то есть не самого орла, а человека, которого прозвали Орлёнком. Такое прозвище могли дать молодому, задорному парню, подражающему старшим, или сыну человека с фамилией Орлов. Разница между Орловым и Орленовым та же, что между «большим орлом» и «орлёнком»: социальный или возрастной оттенок.

Географически фамилия не привязана к одному региону, но редка: носители встречаются и в центральной России, и на Урале, и в южных областях. В дореволюционных списках её почти нет среди дворянских родов — скорее, это фамилия крестьянская или мещанская, возникшая в среде, где прозвища давали по птицам и зверям без особой вычурности.

Сравнение с однокоренными фамилиями показательно: Орлов — одна из самых частых русских фамилий, а Орленов — её младший, более редкий вариант. Если Орловых в России десятки тысяч, то Орленовых — единицы на миллион. Это не делает фамилию «неправильной», наоборот: она сохранила архаичную уменьшительную форму прозвища, которую в XIX веке уже почти не использовали для образования фамилий.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель на -ёнок/-онок описывается как типичная для северных и сибирских говоров, где любили называть людей по детёнышам животных. Орленов мог возникнуть именно в такой среде — как память о прозвище, данном молодому, ещё не «оперившемуся» человеку. Споров между версиями нет: обе работают, но вторая (от «орлёнок») точнее объясняет суффикс и редкость фамилии.