Фамилия Вензелев — редкий случай в русском ономастиконе, где за основу взято не имя, не профессия и не географическое название, а слово, связанное с письменностью и знаком отличия. Вензель — это переплетённые инициалы, часто в виде монограммы; слово пришло из польского węzeł (узел) или немецкого Wenzel, но в русском языке прочно ассоциировалось с дворянскими и военными знаками, а также с купеческими клеймами.

По модели образования фамилия — типичная «-ев», указывающая на принадлежность: Вензелев означает «сын человека, имевшего отношение к вензелю». Но кем мог быть этот человек? Самая прямая версия — прозвище Вензель могли дать писарю, каллиграфу или мастеру, который выводил вензеля на документах, печатях, надгробиях или посуде. В XVIII–XIX веках вензеля активно использовались в армии (на эполетах и погонах) и при дворе, так что носитель прозвища мог быть и художником-оформителем, и чиновником, ведающим бланками.

Менее очевидная, но возможная гипотеза — связь с фамилией Венцель (Wenzel), которая встречается у немцев Поволжья и остзейских дворян. Если предок был выходцем из немецких земель, фамилию могли русифицировать, добавив окончание «-ев»: Венцелев → Вензелев, тем более что в устной речи «ц» и «з» нередко смешивались. Однако это предположение слабее, поскольку в русских говорах слово «вензель» было вполне употребительно и без немецкого посредничества.

Среди однокоренных фамилий — Вензелов, Вензельский, Вензель. Все они крайне редки: по данным современных справочников, Вензелевы встречаются точечно, преимущественно в центральных областях России и в Москве. Ни о каком массовом сословном происхождении говорить не приходится — это фамилия, скорее всего, сформировавшаяся в среде грамотных горожан или ремесленников, работавших с бумагой и чернилами.