Фамилия Сенатырева — женская форма фамилии Сенатырев, и её происхождение напрямую связано с редкой моделью образования, которая встречается в русских фамилиях далеко не каждый день. Основа здесь — слово «сенатор», но не в современном значении государственного деятеля, а в более старом, бытовом. В XVII–XVIII веках сенатором могли в шутку или с иронией назвать важного, представительного человека, который любил рассуждать с видом знатока, или же, наоборот, того, кто работал при сенате в мелкой должности. Прямой связи с высоким чином чаще всего не было.

Ключевая особенность — суффикс «-ырев» (в женском варианте «-ырева»). Это нестандартный вариант более привычного «-ов» или «-ев». В русской ономастике такие формы (на -ырь, -ырев) обычно указывают на прозвище, оканчивавшееся на твёрдый согласный с беглой гласной. Например, от прозвища Сенатырь — человека, которого дразнили сенатором, но через просторечную огласовку. Сравните с фамилиями Козырев (от козырь), Потырев (от потырь). То есть исходное прозвище звучало как «Сенатырь», а уже от него пошла фамилия.

Географически фамилия редкая и не имеет массового распространения. Встречается в основном в центральных и южных регионах России, единичные случаи — в Поволжье. В дореволюционных списках она почти не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении, возможно, уже в XIX веке, когда крестьяне и мещане массово получали фамилии по прозвищам. Сословная принадлежность предков Сенатыревых, скорее всего, крестьянская или мещанская — у дворянских родов такая форма почти не встречается.

Спорных версий здесь немного. Есть гипотеза, что основа могла быть связана не с «сенатором», а с диалектным словом «сенат» в значении «сено» или «сенокос», но она слабая: в русских говорах такого корня нет, а суффикс «-ырь» для обозначения профессии (косарь, пахарь) дал бы другое звучание. Поэтому версия с прозвищем от «сенатор» остаётся основной и наиболее логичной.