Фамилия Сосфенов — редкий случай, когда в основе лежит не прозвище, не профессия и не народное имя, а полное греческое личное имя Сосфен. В святцах оно известно по нескольким раннехристианским мученикам, в том числе Сосфену, ученику апостола Павла. Имя это составное: от греческих слов «сос» (целый, невредимый, крепкий) и «стенос» (сила). В буквальном смысле Сосфен — «крепкий силой», «здоровый силой», хотя в бытовом восприятии имя часто связывали просто с пожеланием здоровья.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: к греческому имени Сосфен прибавили русский патронимический суффикс -ов. Это значит, что первого носителя фамилии, скорее всего, звали Сосфеном, а его потомков записывали как «сын Сосфенов» или просто Сосфеновы. Такая модель типична для фамилий духовенства: семинаристам нередко давали «благозвучные» фамилии по именам святых или по греческим корням, чтобы отличаться от крестьян с фамилиями от прозвищ. Однако Сосфенов могла возникнуть и иначе: в среде старообрядцев или людей, назвавших сына редким календарным именем (Сосфен встречается в святцах, хоть и нечасто).

Географически фамилия привязана к центральным и южным губерниям России, но везде встречается точечно, без крупных гнёзд. В переписных книгах XVII–XVIII веков Сосфеновы почти не фиксируются — это косвенно подтверждает версию о позднем, семинарском происхождении. Если фамилия действительно из духовного сословия, то предки могли быть сельскими священниками или дьячками, получившими её при поступлении в училище. В любом случае, Сосфенов — одна из тех фамилий, которые не описывают внешность или занятие предка, а прямо указывают на его личное имя, выбранное по церковному календарю.