Окончил Магнитогорский государственный педагогический институт (1964) и аспирантуру МГПИ (1969). Преподавал в 1964—1966 в альма-матер, затем в 1970—1976 в Московском институте молодёжи (тогда — Высшая комсомольская школа при ЦК ВЛКСМ).
На сегодняшний день преподаёт в на кафедре истории журналистики и литературы ИМПЭ имени Грибоедова и Народном университете Китая.Стажировался в Вульфсон-колледжисе Оксфордского университета (1996), читал лекции в Германии (1971, 1976), Сирии (1990), Пекинском университете иностранных языков (1997—1998), в 2012—2015Член Союза писателей Москвы (1994). Член редколлегий «Литературоведческого журнала» (с 1990), реферативного журнала «Литературоведение» (с 1993). Печатается в журналах «Филологические науки» , «Знамя» , «Записки Русской академической группы США» .Агеносову принадлежат книги «Генезис философского романа» (М., 1986), «XXVII съезд КПСС и актуальные проблемы советской литературы» (М., 1987), «Творчество М. Пришвина и советский философский роман» (М., 1988), «Советский философский роман» (М., 1989, 1990), «Литература russkogo зарубежья» (М., 1998), «Избранные труды и воспоминания» (М., 2012), «Восставшие из небытия: Антология писателей Ди-Пи и второй эмиграции» (М., 2014). Агеносов стал научным руководителем и редактором учебных комплексов по истории русской литературы XX века для старшеклассников (11 класс), для студентов филологических факультетов и гуманитарных вузов с нефилологическим профилем. Школьный учебник под редакцией Агеносова выдержал множество переизданий и выдвигался на Государственную премию РФ[источник не указан 2760 дней]. Учебник для вузов, созданный Агеносовым, получил первую премию МПГУ[источник не указан 1367 дней].
В 2009 Агеносовым был записан ряд лекций для образовательного проекта «Русская литература» канала «Бибигон» .Научные интересы Агеносова в 1980-е — начало 1990-х годов были связаны с явлением «философского романа» , подробно проанализированном исследователем на примере творчества Л. Леонова, М. Булгакова, А. Платонова, Ю. Домбровского, А. Кима, Ч. Айтматова и др.
В 1990-е годы учёный увлекается историей русской эмиграции, особенно так называемой «второй волной» русской эмиграции, совпавшей по времени с Великой Отечественной. Его стараниями впервые на родине изданы сборник «Поэтессы русского зарубежья: Л. Алексеева, О. Анстей, В. Синкевич» (М., 1998), сборник стихов поэта-эмигранта Н. Моршена (Н. Марченко) «Пуще неволи» (М., 2000).
В 2002 им составлен сборник И. Буркина «Берег очарованный» и написано к нему предисловие.Три его книги переведены на китайский язык[источник не указан 1367 дней].Весной 2014 года в Дома русского зарубежья состоялась презентация книги профессора «Восставшие из небытия. Антология писателей Ди-Пи и второй эмиграции» .Под его руководством были защищены 8 докторских и более 36 кандидатских диссертаций.
В последние годы Агеносов активно отстаивает необходимость более полного изучения литературы, отмены ЕГЭ, с чем связаны его выступления в прессе и на телевидении.