Фамилия Васенцов образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей — от имени через отчество. Основа здесь — имя Васена, уменьшительная форма от канонического имени Василий. Суффикс -цов указывает на принадлежность: «чей?» — Васенцов, то есть сын Васены.

Интересно, что в фамилии сохранилась форма с суффиксом -ец-: Васена — это не просто краткий вариант, а ласкательное или обиходное имя, характерное для северных и центральных говоров. В отличие от более частых Васильев или Васин, фамилия Васенцов встречается заметно реже и имеет чёткую региональную привязку. По данным переписей XIX века, основная масса носителей сосредоточена в Вятской и Пермской губерниях — на территории бывшей Вятской земли. Это неслучайно: в вятских говорах форма Васена использовалась как полноправное имя наравне с Василием, а не только как уменьшительное.

По социальному происхождению Васенцовы — почти наверняка крестьяне или посадские люди. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её «низовое» бытование. В документах XVII–XVIII веков фамилия не встречается, что типично для позднего закрепления: основная масса крестьянских фамилий оформилась лишь к середине XIX века после ревизий.

Стоит отличать Васенцова от похожих Васинцев, Васин и Васюков. Первые два восходят к той же основе — Василий, но с разными суффиксами: -инцев (указание на выходца из местности, где жили Васины) и -ин (прямое отчество). Васюков же — от Васюк, тоже уменьшительного, но с другим суффиксом. Васенцов — более архаичная форма, сохранившая след древнерусского аканья в основе: Васена вместо Восена (от Василий).