Фамилия Цвеленев — яркий пример того, как прозвище, связанное с цветом, закрепилось в родовом имени. В её основе лежит прилагательное «цвеленый» — в русских говорах так говорили о чём-то, что имеет цвет, окрашено, либо о предмете, который «расцвёл», покрылся цветом, например, о ткани, окрашенной в яркий, сочный тон. Реже «цвеленым» могли назвать человека с румяным, цветущим лицом. Таким образом, первый носитель прозвища Цвеленый, скорее всего, либо занимался окрашиванием тканей (красильщик), либо выделялся яркой, здоровой внешностью.

Словообразовательная модель проста и типична для русских фамилий: суффикс -ев присоединяется к основе, оканчивающейся на согласный. Цвеленев — это «сын Цвеленого», то есть потомок человека, носившего такое прозвище. Суффикс указывает на принадлежность, что характерно для большинства русских фамилий, сформировавшихся в XVI–XVII веках.

Важно не путать эту фамилию с однокоренной Цветаев или Цветков. В основе Цвеленева лежит не слово «цветок», а глагольная форма «цвелить» (красить, делать цветным) или прилагательное «цвеленый». Это более редкий корень, чем «цвет-», что делает фамилию менее распространённой. Если бы предок был садоводом или торговцем цветами, фамилия звучала бы иначе.

Географически фамилия Цвеленев тяготеет к центральным и южнорусским областям, где были развиты ремёсла, связанные с окрашиванием тканей (крашение холстов, сукон). В писцовых книгах и документах XVII–XVIII веков можно встретить упоминания крестьян и посадских людей с прозвищем Цвеленый в Рязанском, Тульском и Калужском краях. Сословно фамилия, скорее всего, имеет крестьянские или мещанские корни, хотя в XIX веке её носители могли перейти и в другие сословия.

Встречается вариант написания Цвеленёв с ударным окончанием — это лишь фонетическая особенность произношения в некоторых диалектах, не меняющая смысла фамилии.