Фамилия Ананио — редкий случай в русском ономастиконе, который почти наверняка имеет не славянское, а итальянское или греческое происхождение. В исконно русских фамилиях окончание -ио не встречается: наши типичные суффиксы — -ов, -ев, -ин, -ский, -их/-ых. Форма на -ио характерна для итальянских фамилий (например, Антонио, Джулио), а также для греческих фамилий, которые в русской передаче могли сохранять окончание -ио (как в фамилиях Пападимитрио, Анагностио). Таким образом, носитель фамилии Ананио, скорее всего, потомок выходца из Италии или Греции, который обосновался в Российской империи.

Основа фамилии восходит к личному имени Ананий (Анания). Это древнееврейское имя (Ханания) означает «Яхве милостив» или «Бог даровал». В христианской традиции имя известно по нескольким новозаветным персонажам, в том числе по Анании, который крестил апостола Павла. В русской среде имя Ананий встречалось, но давало фамилии Ананьев, Ананин, Ананьин. Форма Ананио — это, по сути, та же основа, но оформленная по иноязычной модели. Если фамилия итальянская, то она могла произойти от имени Anania, которое в итальянских диалектах дало вариант Ananio.

В Российской империи греческие и итальянские фамилии на -ио встречались в южных губерниях, особенно в Новороссии и Крыму, а также среди греческих колонистов. Итальянцы-архитекторы, художники, торговцы оседали в Петербурге и Москве. Поэтому географически фамилия Ананио может быть связана с этими регионами. В дореволюционных метрических книгах единичные записи фамилии встречаются в Одессе и Таганроге.

Словообразовательно фамилия не имеет суффикса принадлежности, типичного для русских фамилий. Она представляет собой прямую транслитерацию иностранной фамилии, которая сама образована от личного имени. В русском языке такая фамилия не склоняется, что тоже указывает на её нерусское происхождение.

Если искать однокоренные русские фамилии, то ближайшая — Ананьев. Но Ананио — отдельная ветвь, которая сохранила исходное звучание имени без адаптации под русские модели. Это может говорить о том, что предок носителя был иностранцем, сохранившим свою фамилию в неизменном виде при переезде в Россию.