Фамилия Аннова — редкий случай, когда женская форма закрепилась в родовом имени. Обычно фамилии на -ов, -ин образуются от мужских имён и прозвищ, а здесь перед нами форма, которая исторически принадлежала женщине: Анна + -ов(a). Такое возможно, если фамилию давали по матери (матримониальная модель) или если носительницей была вдова, чьё имя стало основой для прозвища её детей. В русской традиции фамилии на -ова, -ина встречаются у женщин, но как наследственная фамилия для всех членов рода — явление нечастое, чаще характерное для западных регионов или для случаев, когда фамилию фиксировали уже в советское время, когда паспортный стол мог записать форму без переделки.

Основа фамилии — женское имя Анна, древнееврейского происхождения, означающее «благодать» или «милость». В православной традиции это имя святой Анны, матери Богородицы, поэтому оно было широко распространено на Руси. От него образованы и другие фамилии: Аннов, Аннин, Аннушкин, Анненков. Но Аннова стоит особняком: суффикс -ов здесь присоединён напрямую к имени Анна, а не к мужской форме Анн или Анно, что подчёркивает женскую природу основы.

По географии фамилия Аннова встречается редко и преимущественно в центральной России, а также в украинских и белорусских областях, где была сильна польская традиция образования фамилий от женских имён. В польском языке фамилии типа Аннова (Anna + -owa) стандартно обозначали жену или вдову по имени мужа или отца, но в русской среде это могло быть и самостоятельное прозвище. Например, в документах XVII века встречаются записи «вдова Аннова» — то есть вдова, чей муж был Анном, но со временем это прозвище могло перейти в наследственную фамилию.

Версия образования от мужского имени Анн (редкая форма от Антоний или Андрей) менее вероятна: в таком случае фамилия звучала бы как Аннов, а не Аннова. Если же фамилия закрепилась в женской форме, это может указывать на то, что в роду была сильная женская линия или что фамилию носили преимущественно женщины, а мужчины могли писаться иначе. В любом случае, Аннова — нестандартная модель, которая говорит о гибкости русской ономастики: иногда фамилия хранит не отчество, а прямое имя матери, что встречается гораздо реже, чем патронимы.