Фамилия Сенсорный — редкий случай в русской ономастике. В ней нет суффикса -ов, -ин или -ский, которые типичны для подавляющего большинства русских фамилий. Перед нами адъективная форма: фамилия, застывшая в виде полного прилагательного в именительном падеже мужского рода. Такие фамилии чаще встречаются у украинцев (Сенсорний) или поляков, но в русской среде они могли возникнуть в среде духовенства или в результате поздней паспортизации, когда фамилию записывали «как слышали» или давали по прозвищу.

Основа фамилии — слово «сенсорный». В современном языке оно означает «относящийся к сенсору, чувствительный элемент». Но это значение — калька с английского sensor, которое вошло в русский язык только в XX веке. Поэтому версия, что фамилия произошла от технического термина, маловероятна: в эпоху формирования фамилий (XVII–XIX века) такого слова просто не существовало.

Намного правдоподобнее связь с латинским sensus — «чувство, ощущение». В семинарской среде, где любили давать «говорящие» фамилии на латинской основе, Сенсорный могло означать «чувствительный», «восприимчивый». Семинаристы нередко получали фамилии по своим качествам: например, Добронравов, Благочестивый или Сенсорный. Это объясняет и необычную словообразовательную форму: в духовных училищах фамилии-прилагательные были нормой.

Есть и более прозаичная версия: искажение фамилии Сенсоров или Сенсорев, где корень мог восходить к прозвищу Сенсор. В некоторых диалектах «сенсор» — человек, который всё «сенсует», то есть суетится, беспокоится, ищет. В этом случае фамилия могла закрепиться за беспокойным, тревожным человеком, а при паспортизации форму прилагательного дали по ошибке или из-за малограмотности писаря.

Географически фамилия Сенсорный встречается крайне редко, единичные носители зафиксированы на юге России и в Центральной Украине. В дореволюционных метрических книгах её почти нет, что подтверждает позднее происхождение — скорее всего, фамилия оформилась уже в советское время, когда люди могли сменить или уточнить фамилию при получении паспорта.