Фамилия Вартанесова — один из тех случаев, когда русский суффикс скрывает армянские корни, и разобраться в её происхождении можно, только заглянув в язык Закавказья. В основе лежит армянское мужское имя Вартанес, которое, в свою очередь, восходит к имени Вардан. Вардан — древнее имя парфянского происхождения, означающее «дар» или «награда», а его форма Вартанес — это уменьшительно-ласкательный вариант, что-то вроде «маленький Вардан» или «Варданчик». Фамилия, таким образом, образована от личного имени основателя рода.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для русификации армянских фамилий. К имени Вартанес добавили русский патронимический суффикс -ов, а затем окончание -а, указывающее на женскую форму. Изначально «Вартанесов» — это «сын Вартанеса», а «Вартанесова» — женский вариант, закрепившийся в документах за женщиной или перешедший по наследству. Получается, что перед нами не чисто русская, а русифицированная армянская фамилия, что не редкость для юга России, Кубани и Ставрополья, куда в XIX–XX веках переселялись армяне.

В отличие от многих фамилий на -ов, которые в русском языке вытеснили более древние прозвища, здесь суффикс не менял значения, а лишь приспосабливал чужое имя к местной бюрократической норме. Если бы семья осталась в Армении, фамилия звучала бы как Вартанесян (по модели «Вартанесянц» с суффиксом принадлежности). Переход на -ов произошёл при записи в метрические книги или при получении паспорта, когда писарь механически переделал окончание на привычный русский лад.

Интересно, что в самой фамилии сохранилась редкая огласовка: не «Варданесов», а именно «Вартанесов». Это указывает на диалектные особенности носителя имени — в некоторых говорах армянского языка звук «д» перед гласными мог переходить в «т», либо это влияние турецкого произношения. Так что по фамилии можно предположить, что предки происходили из западных областей исторической Армении или из среды армян, долго живших в Османской империи.