Фамилия Автонов — одна из тех русских фамилий, которые образовались не напрямую от полного церковного имени, а от его обиходной, сокращённой формы. В основе лежит имя Автон — краткий вариант крестильного мужского имени Автоном.

Имя Автоном пришло на Русь из греческого языка и означает «самостоятельный» или «живущий по своим законам». Покровителем этого имени считается священномученик Автоном, епископ Италийский. Согласно житию, во время гонений императора Диоклетиана он скрывался в Вифинии, продолжая проповедовать. Православная церковь чтит его память 12 (25) сентября. Именно это имя давало ребёнку надежду на независимый и сильный характер.

В быту полное имя Автоном часто сокращали до простого и удобного Автон. Такая модель словообразования типична для русских фамилий: от краткой формы имени (Автон) с помощью патронимического суффикса -ов образовали фамилию, отвечающую на вопрос «чей?» — то есть сын Автона. Потомок человека по имени Автон со временем и получил фамилию Автонов.

Фамилия эта встречается редко, что неудивительно: само имя Автоном никогда не было в числе самых распространённых на Руси. Чаще всего носители Автоновых — выходцы из центральных и южных регионов России. Среди однокоренных фамилий — Автономов (образованная от полной формы имени) и более редкая Автоновский, которая могла указывать на принадлежность к определённой местности или сословию.