Фамилия Сентерева — женская форма, а её носительницы в прошлом, скорее всего, дочери или жёны Сентерева. Мужской вариант, Сентерев, встречается редко и сразу обращает на себя внимание необычным корнем. В русских фамилиях нет ходового слова «сентерь» или «сентер», поэтому разбирать её нужно через призму диалектов, искажений и возможных иноязычных влияний.

Самая вероятная версия связывает фамилию с тюркскими или финно-угорскими корнями. В тюркских языках есть основа «сентер» (или «сэнтер») — от арабского «санджак» через посредство крымскотатарского, где слово могло означать «знамя», «стяг», а в переносном смысле — «воин», «знаменосец». На Кавказе и в Поволжье фамилии с похожим звучанием встречаются у народов, испытавших тюркское влияние. Если предок был прозван Сентером за службу при знамени или за рост и стать, то отчество «Сентерев сын» дало фамилию. Суффикс -ев указывает на принадлежность, но не на великорусское, а скорее на южнорусское или украинское происхождение, где -ев часто заменяет -ов после мягких согласных.

Вторая гипотеза — топонимическая. В Воронежской области есть село Сентерево, а в Татарстане — посёлок Сентер. Фамилия могла образоваться от названия места, где жил основатель рода, по модели «житель Сентерева — Сентерев». Такие фамилии часто возникали у крестьян, переселявшихся из деревни в город или в другую губернию: их называли по покинутой деревне.

Спорный вариант — связь с русским диалектным словом «сентябрь» или «сентерь» (старое название месяца). В говорах могло существовать прозвище Сентябрь для ребёнка, родившегося в этом месяце, но переход в Сентерев маловероятен без промежуточной формы. Гораздо правдоподобнее, что основа — адаптация нерусского имени или прозвища, которое при записи в документы подогнали под привычные русские окончания.

Сословно фамилия не элитарная: Сентеревы в метрических книгах XIX века числятся в основном крестьянами и мещанами южных губерний, реже — однодворцами. Встречаемость низкая, что говорит о локальном происхождении: вероятно, род берёт начало в одном из сёл на стыке нынешних Тамбовской и Воронежской областей. Написание с буквой «е» в первом слоге устойчиво, хотя в редких записях попадается «Синтерева» — это следствие акающего произношения, когда безударное «е» звучит как «и».