Фамилия Проенсие — редкий для России случай, когда фамилия не прошла стандартную русскую словообразовательную обработку. В ней нет суффиксов -ов, -ин, -ский, которые обычно превращают прозвище или имя в наследственную фамилию. Это указывает на то, что перед нами, скорее всего, фамилия иностранного происхождения, записанная на слух и закреплённая в русском документообороте без изменений.

Наиболее вероятная версия — южноевропейские корни. Фамилия Проенсие может быть вариантом португальской или испанской фамилии Proença (Прозенса) или Proencia. В португальском языке Proença — это топонимическая фамилия, образованная от названия провинции или города. В русской передаче окончание могло измениться под влиянием произношения или при записи в метрических книгах: мягкое «с» перешло в «сье». Если предок был выходцем из Португалии, Бразилии или бывших португальских колоний, фамилия могла попасть в Россию через моряков, купцов или дипломатов в XVIII–XIX веках.

Есть и более экзотическая версия, связанная с французским языком. Во французском есть слово «provenance» (происхождение) и фамилия Provence (Прованс). При быстром произношении или искажении при переходе в русскую среду «Provence» могло превратиться в «Проенс», а затем получить русское окончание -ие, характерное для некоторых заимствованных фамилий (например, Долгорукие, но там другая природа). Однако это предположение слабее, так как для французских фамилий типичнее другие модели адаптации.

География бытования фамилии в России крайне узкая. В дореволюционных источниках и современных базах данных она встречается единично, в основном на юге страны или в портовых городах. Это косвенно подтверждает версию о пришлом, не массовом характере фамилии. Носители фамилии Проенсие, скорее всего, потомки одного или нескольких переселенцев, чья фамилия не успела «обрусеть» суффиксами и сохранилась в первоначальной записи.