Фамилия Сереньков образована от прозвища или нецерковного имени Серенько. Основа здесь — прилагательное «серый», а суффикс -еньк- указывает на уменьшительно-ласкательную или, скорее, притяжательную форму. В русских говорах «серенький» могло означать не только цвет одежды или волос, но и нечто неприметное, скромное, даже забитое. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые образуются от полных форм (Серый → Серов), модель на -ко (Серенько) типична для украинской и южнорусской ономастики. Фамилия Сереньков — это русифицированный вариант: к основе Серенько добавили типичный русский суффикс -ов, что часто делали при переписях и переходе в великорусскую среду.

Корень «сер-» многозначен. Помимо цвета, в диалектах «серый» означало «простой», «бедный» или «незнатный» (отсюда «серый люд»). В некоторых областях серым называли волка, а также человека с тусклым, невыразительным лицом. Прозвище Серенько мог получить либо светловолосый и сероглазый человек, либо крестьянин, не выделявшийся ни богатством, ни положением. Встречается и версия, что Серенько — это производное от канонического имени Сергий (Сергей), но она менее убедительна: фамилии от Сергея обычно дают форму Сергеев или Сергиенко, а не Сереньков.

Географически фамилия Сереньков тяготеет к южным областям России — Курской, Белгородской, Воронежской, а также к востоку Украины. Это объяснимо: именно в этих регионах была распространена модель фамилий на -ко, которая затем обрусела. Дворянских родов с такой фамилией в исторических источниках не зафиксировано — Сереньковы, скорее всего, из крестьян или однодворцев. В некоторых говорах встречается вариант Серенков (с утратой мягкого знака), но основное написание через «ь» сохраняет память об исходной форме.

По данным переписей XIX века, фамилия не была частой: её носители жили в основном в однодворческих слободах и занимались земледелием. В отличие от фамилий-цветов вроде Белова или Чернова, которые могли указывать на род занятий (белильщик, чернорабочий), Сереньков почти наверняка описывает внешность или характер предка.