Фамилия Сарсенов напрямую связана с мужским тюркским именем Сарсен, от которого и произошла. Само имя, как и фамилия, имеет две основные версии происхождения, и обе уходят корнями в казахский язык.

Наиболее распространённое объяснение связывает имя с казахским словом «сәрсенбі», что означает «среда». В этом случае Сарсеном называли ребёнка, родившегося в этот день недели. Традиция давать имена по дню рождения была широко распространена у многих тюркских народов, поэтому эта версия выглядит вполне логичной и правдоподобной.

Существует и альтернативная, менее популярная гипотеза. Она возводит имя к казахскому слову «сарсаң» — «измучиться, страдать». Согласно этой версии, такое имя давали ребёнку, если его появление на свет было связано с тяжёлыми родами. Таким образом, имя фиксировало не сам факт рождения, а трудности, которые сопровождали этот процесс. Впрочем, эта трактовка встречается реже, и версия со «средой» выглядит предпочтительнее.

Словообразовательная модель фамилии проста и характерна для русской традиции: к тюркскому имени добавили русский патронимический суффикс -ов. Такой суффикс указывал на принадлежность к роду, то есть Сарсенов — это буквально «сын Сарсена» или «потомок Сарсена». Подобным образом в своё время образовались многие русские фамилии от имён неславянского происхождения, когда носители тюркских имён попадали в русскоязычную среду, и их отчества русифицировались.

Фамилия Сарсенов — типичный пример того, как личное имя, данное по простому бытовому признаку, закрепилось за целым родом и пережило столетия. Сегодня она встречается преимущественно у казахов и других народов Центральной Азии, а также у их потомков в России.