Фамилия Байронов — редкий случай в русском ономастиконе. Она не происходит от тюркского или славянского корня, а образована от имени собственного, причём не русского, а английского. Основа здесь — фамилия знаменитого британского поэта Джорджа Гордона Байрона (Byron). В русском языке она приобрела форму «Байрон», а затем, по модели русских фамилий на -ов, дала отчество-фамилию «Байронов». Буквально это означает «сын Байрона» или «принадлежащий Байрону».

По сути, перед нами искусственная фамилия, которая могла возникнуть в нескольких сценариях. Самый вероятный: её давали в духовных училищах и семинариях в XIX веке. Семинаристы часто получали фамилии в честь выдающихся деятелей культуры, науки или религии. Поэт Байрон был кумиром романтической эпохи, и его имя могли присвоить ученику, отличившемуся в словесности, или просто по воле начальства, любившего «благозвучные» фамилии. Менее распространённый вариант — фамилию мог взять себе вольноотпущенный крестьянин или мещанин, желавший выделиться, или же её могли дать подкидышу в честь знаменитости.

В отличие от фамилий на -ин, которые чаще указывают на принадлежность к матери (Машин, Танин), суффикс -ов в «Байронов» — стандартный патронимический, указывающий на отца или главу семьи. Географически такие фамилии не имеют корней в конкретной местности, они рассеяны по всей России, но встречаются крайне редко. В дореволюционных списках и современных базах Байроновы — единичные носители, что подтверждает «книжное» происхождение.

Ещё одна версия, хотя и менее правдоподобная, — что фамилия могла возникнуть из искажённого прозвища или названия. Например, в некоторых говорах «байрон» могло быть переосмыслением слова «байрак» (овраг) или «барин», но это лишь народная этимология. Научная ономастика склоняется к первому варианту: фамилия Байронов — искусственная, литературная, и её носители, скорее всего, потомки семинаристов или людей, получивших фамилию в эпоху увлечения западной культурой.