Фамилия Зеленева образована от нецерковного имени или прозвища Зелень. В основе лежит прилагательное «зелёный», и значение этого прозвища неоднозначно. Скорее всего, Зеленью в старину называли младенца — по аналогии с зелёным цветом молодой поросли, незрелого плода. Такое имя-оберег давали, чтобы ребёнок рос здоровым и крепким. Но прозвище могло закрепиться и за взрослым человеком — неопытным, молодым, «зелёным» в житейских делах.

Фамилия стоит в ряду «цветовых» прозвищ, распространённых у разных народов: Белов, Чернов, Краснов. Однако суффикс -ев указывает на притяжательную форму: Зеленев — «сын Зеленя». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён на мягкий согласный или -ь.

Поскольку имя Зелень было мирским, а не крестильным, фамилия Зеленева могла возникнуть в среде крестьян или посадских людей, где такие прозвища были обычны. В документах встречаются однокоренные фамилии — Зеленов, Зеленский, но у каждой своя география и нюансы происхождения. Зеленева, с суффиксом -ев, тяготеет к северным и центральным русским говорам, где форма Зелень бытовала активнее.

В некоторых случаях фамилию могли дать по роду занятий — например, торговцу зеленью или огороднику. Но это менее вероятно: для таких прозвищ чаще использовали суффиксы -ник или -щик (Зеленщик, Зеленников).