Фамилия Волненков образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: основа + суффикс -енк- + окончание -ов. Суффикс -енк- в русских фамилиях чаще всего указывает на украинское или белорусское происхождение основы, хотя сама фамилия могла оформиться уже на великорусской почве. В данном случае к основе Волн- добавили уменьшительный суффикс -енк(о), а затем, при адаптации в русской среде, фамилию «русифицировали» окончанием -ов. Получается, что Волненков — это «сын Волненка», то есть потомок человека, которого в быту звали Волненко.

Корень Волн- сразу вызывает ассоциацию со словом «волна». Прозвище Волна или Волненко могли дать человеку с волнистыми, кудрявыми волосами — самая прямая и очевидная версия. Менее вероятно, но тоже возможно, что прозвище носило переносный смысл: так могли назвать беспокойного, неспокойного человека, который «ходит волнами», или, напротив, того, кто работал на воде — например, рыбака, перевозчика, матроса. В говорах слово «волна» имело и другие значения: так называли овечью шерсть (отсюда «волна» в значении «шерсть»), но в этом случае прозвище скорее относилось бы к торговцу или обработчику шерсти.

Спорным остаётся вопрос, насколько фамилия древняя. Фамилии на -енков встречаются в основном в южнорусских областях, на стыке с Украиной, а также в среде казачества. Если Волненков — потомок запорожского или донского казака, то прозвище могло быть связано с характером или внешностью. Если же фамилия возникла в центральной России, то, скорее всего, её принесли переселенцы с юга, и она прошла адаптацию через суффикс -ов.

В отличие от более частых Волковых или Волновых, Волненков — фамилия редкая и компактная по ареалу. Судя по современным данным, она встречается в основном в Поволжье и некоторых областях Центральной России, что подтверждает её позднее закрепление в документах. В дореволюционных справочниках и словарях Б. Унбегауна или В. Никонова эта фамилия не упоминается в числе типовых, что говорит о её локальном бытовании.