Фамилия Устенов — яркий пример того, как тюркское имя, попав в русскую среду, обрастает славянским суффиксом. В основе лежит мужское имя Устен, которое представляет собой фонетический вариант широко распространённого в прошлом имени Усман (Осман). В свою очередь, Усман — это арабизированная форма древнетюркского имени, означающего «костоправ», «тот, кто вправляет кости». Имя было популярно у татар, башкир, ногайцев и других тюркских народов Поволжья и Приуралья.

Русский суффикс -ов (Устен-ов) в данном случае работает по стандартной модели: от имени отца образовывали фамилию, отвечающую на вопрос «чей?». Таким образом, Устенов — это буквально «сын Устена». Фамилия могла закрепиться за человеком, который был выходцем из татарской или башкирской служилой среды, перешедшей на русскую службу и принявшей православие, либо за крещёным тюрком, фамилию которому дали по имени деда или отца.

В русском бытовании имя Устен иногда смешивалось с просторечным русским именем Устин (от латинского Justinus — «справедливый»). Поэтому у фамилии Устенов есть и вторая, чисто славянская версия происхождения: от канонического имени Устин через его разговорную форму Устен. В этом случае фамилия означает «принадлежащий Устену» и ничем не отличается от тысяч других русских фамилий на -ов.

Географически фамилия Устенов тяготеет к зоне этнических контактов: она встречается и в центральных русских областях, и в Поволжье, и на Северном Кавказе. В карачаево-балкарской среде существует фамилия Устеновы, которую возводят к тюркскому корню «устен» — «мастер», «умелец». Это ещё раз подтверждает, что перед нами не единая по происхождению фамилия, а омонимичные роды, возникшие независимо в разных культурах.

Словообразовательно фамилия проста: корень Устен- и патронимический суффикс -ов. Ударение, скорее всего, падает на первый слог — У́стенов, хотя в южных говорах возможен вариант Усте́нов. В отличие от фамилий с редкими суффиксами (-ин, -ский), модель Устенов — самая распространённая в русском языке, что говорит о длительной ассимиляции носителей в русскоязычной среде.