Фамилия Цепенков — это отчество второго порядка, то есть «сын Цепенко и внук Цепы (Цепа)». Такой способ образования типичен для украинской и южнорусской традиции: сначала от прозвища отца возникала фамилия Цепенко, а уже от неё, по модели «чей сын», — Цепенков. Впрочем, не исключено, что перед нами просто обрусевшая форма исходной украинской фамилии Цепенко, которую адаптировали под привычное для русского уха окончание -ов.

Прозвище Цепа или Цеп, лёгшее в основу, восходит к глаголу «цеплять» или «цепляться» — то есть «задевать, захватывать». Такое прозвище могли дать человеку по двум противоположным причинам. Либо это был неуклюжий, неловкий в движениях человек, который постоянно за всё задевал и цеплялся, либо, наоборот, обладатель задиристого характера, который приставал к окружающим и отвлекал их от дел. Оба значения легко объясняют появление прозвища в бытовой речи.

Менее вероятно, что прозвище Цеп относится к профессиональным именованиям и указывает на род деятельности предка. В этом случае оно образовано от слова «цеп» — ручного орудия для обмолота зерна. Тогда прозвище мог получить молотильщик, работавший цепом, или мастер, который такие цепы изготавливал. Эта версия правдоподобна, но уступает первой: глагольная основа «цеплять» в прозвищах встречается чаще, чем редкое орудийное название.

Точное место и время возникновения фамилии Цепенков назвать сложно — процесс формирования фамилий у славян растянулся на несколько столетий. Но сама структура фамилии указывает на регион, где бытовали уменьшительные формы на -енко: это земли Украины и пограничные с ней русские области. Оттуда фамилия и распространилась дальше.