Фамилия Осипенкова принадлежит к самым распространённым в России моделям — на -ов/-ев, но с женским окончанием. В основе лежит мужская форма Осипенков, а та, в свою очередь, образована от имени Осипенко, которое является украинским или южнорусским вариантом отчества от имени Осип. Осип — это народная, разговорная форма церковного имени Иосиф (др.-евр. «Йосеф» — «Бог прибавит», «приумножит»).

Ключевая особенность фамилии — её суффикс -енк(о), который в русской традиции часто превращается в -енков при русификации. На Украине и в южных областях России фамилии на -енко (Осипенко) были типичны для крестьян и казаков: они означали «сын Осипа» или «маленький Осип», то есть потомка. Когда носитель такой фамилии перебирался в северные губернии или в официальные документы, окончание нередко меняли на -енков, подгоняя под великорусский стандарт. Так появилась фамилия Осипенков, а её женская форма — Осипенкова.

Встречается фамилия преимущественно в центральной России, Поволжье и на юге, что подтверждает её «миграционный» характер. В некоторых регионах могли писать и Осипенкова через «а» или «о» в первом слоге, но корень остаётся неизменным — от Осипа. Имя Осип было очень популярно в крестьянской среде, поэтому фамилия нередкая, но её вариант с -енков встречается реже, чем просто Осипенко или Осипов.

По сословной принадлежности предки Осипенковых в большинстве своём были крестьянами или мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В документах XIX века — например, в ревизских сказках и метрических книгах — Осипенковы встречаются в Воронежской, Тамбовской, Курской и Саратовской губерниях. Спорных версий происхождения у фамилии нет: имя Осип настолько прозрачно, что альтернативные гипотезы (от прозвища «осип» в значении «хриплый» или от названия насекомого) выглядят натянутыми. Надёжнее всего держаться за имя, которое дало начало целому гнезду фамилий: Осипов, Осипович, Осипенко, Осипенков.