Фамилия Сенбенова — редкий случай, когда основа не поддаётся однозначной славянской этимологии. В русском языке нет корня «сенбен-», и это сразу подсказывает, что перед нами фамилия, скорее всего, тюркского или кавказского происхождения, адаптированная русским суффиксом -ов. Если отбросить окончание женского рода -а, то мужской вариант — Сенбенов.

Наиболее вероятная версия: фамилия образована от прозвища или имени Сенбен, которое можно разбить на две части: «сен» и «бен». В тюркских языках «сен» означает «ты», «бен» (или «бенг») — «я». В сочетании это могло быть шутливым или ласковым прозвищем вроде «ты и я», «мы вместе» — так могли называть близкого друга, побратима или человека, который постоянно находился в паре с кем-то. В казахском, татарском или башкирском языках такие составные прозвища встречаются, хотя и не массово.

Менее вероятная, но возможная версия: искажение при записи фамилии в метрических книгах. Исходная форма могла быть Санбенов (от имени Санбен, где «сан» — «число», «почет»), или Сембенов (от арабского «сембен» — «восемь»). С течением времени гласная могла измениться под влиянием местного говора или ошибки писаря.

Географически фамилия Сенбенова встречается в основном на юге России, в Поволжье и в Казахстане. Это указывает на среду бытования: предки носителя фамилии могли быть татарами, башкирами, казахами или представителями народов Северного Кавказа, перешедшими на русскую модель фамилии.

Суффикс -ов стандартен для русской фамильной модели: он указывает на принадлежность («чей?» — Сенбенов), то есть «сын Сенбена». В XIX — начале XX века такие фамилии закреплялись за крестьянами и мещанами, реже за казаками. Сословной элиты с этой фамилией не зафиксировано — она осталась в народной среде.

Единственная деталь, которая выделяет эту фамилию среди десятков других тюркских фамилий на -ов, — это полное отсутствие однокоренных «родственников» в русском ономастиконе. Нет ни Сенбенова, ни Сенбенко, ни Сенбенского. Это значит, что фамилия могла возникнуть в одной конкретной семье или в очень узком локальном сообществе, не распространившись за его пределы.