Фамилия Сизенцов — редкий случай, когда в основе лежит не прямая характеристика внешности (сизый, то есть серо-голубой), а уменьшительно-ласкательное прозвище. Если бы предка прозвали просто Сизый за цвет глаз или волос, мы бы получили фамилию Сизов. Но здесь работает суффикс -енец, который в русских прозвищах часто имел значение «сын» или «маленький, молодой». Сизенец — это буквально «сын Сизого» или «младший Сизый». Такая модель образования (прозвище на -енец + фамильный суффикс -ов) встречается нечасто, что делает Сизенцова ономастически интересной фамилией.

Вторая версия, менее вероятная, но допустимая для южных и западных говоров: связь с диалектным словом «сизенок» — так могли называть голубя или птенца сизого окраса. В таком случае прозвище Сизенец получал человек, державший голубей, либо обладатель мягкого, незлобивого нрава, который ассоциировался с голубем. Однако первая версия — от отчества или уменьшительного от Сизый — выглядит убедительнее, поскольку словообразовательная цепочка «Сизый → Сизенец → Сизенцов» прозрачна и типична для русской антропонимии XVII–XVIII веков.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южнорусским областям, с заметным скоплением в бывшей Тамбовской и Рязанской губерниях. Там же фиксируются однокоренные фамилии Сизов, Сизяков, Сизоненко — что подтверждает единый корень «сиз-». Отсутствие фамилии в дворянских родословных книгах (за редкими исключениями) указывает на крестьянское или однодворческое происхождение: предки Сизенцовых были, скорее всего, вольными хлебопашцами или государственными крестьянами, получившими фамилию по семейному прозвищу при переписях конца XVIII — начала XIX века.

Ударение в фамилии плавающее: в центральных регионах чаще говорят Сизенцо́в, на юге — Си́зенцов. Первый вариант исторически правильнее, так как суффикс -ов обычно перетягивает ударение на себя, если основа короткая. В написании путаницы почти не возникает — вариант Сизинцов ошибочен и встречается только как описка в метрических книгах.