Фамилия Антоноа — редкий случай, когда само написание указывает путь к разгадке, уводя от привычного шаблона. В русской традиции фамилии на -ов образуются от имён, прозвищ или профессий, оканчивающихся на твёрдый согласный: Антон — Антонов. Здесь же мы видим окончание -оа, что для русского языка нетипично и сразу настораживает. Скорее всего, это графическая запись фамилии, которая в оригинале звучала иначе.

Вероятнее всего, перед нами румынская или молдавская фамилия Антоноа (Antonoaia), где конечное «а» — артикль женского рода, характерный для восточнороманских языков. В таком случае основа та же — имя Антон (в румынском Anton), а суффикс -oaia указывает на принадлежность, образуя фамилию по модели «жена Антона» или «из рода Антона». В русской среде при переписи или миграции такое окончание могли записать как есть, без привычного -ов, исказив до формы Антоноа. То есть носитель фамилии почти наверняка имеет предков из Молдовы, Румынии или западных районов Украины (Буковина, Бессарабия), где такие фамилии на -оая, -оа распространены.

Если же отбросить романскую версию, то в русском языке фамилия Антоноа могла возникнуть как искажённое Антонова — из-за акающего произношения в южных говорах (Антонова → Антано́а) или при неграмотной записи в документах XIX века. Однако это менее вероятно: массовые искажения обычно касались замены -ов на -ев или -ин, но не на -оа. Такое написание — скорее исключение, чем правило.

Основа фамилии — каноническое имя Антон (от латинского Antonius), которое в христианской традиции связывали с греческим словом «антос» — «цветок», отсюда и значение «цветущий». Но в быту имя просто указывало на отца по имени Антон, без отсылки к ремеслу или сословию. Род занятий предков по фамилии не определяется — это типичная патронимическая модель, и единственное, что она сообщает, это имя родоначальника.