Фамилия Богратионов — редкий случай, когда княжеский титул превратился в фамилию, да ещё и с необычным суффиксом. В основе лежит известная грузинская фамилия Багратиони (от имени Баграт), которую носила царская династия Грузии. Но русское окончание -ов указывает на то, что перед нами не прямой потомок древнего рода, а, скорее всего, человек, получивший фамилию по прозвищу или по принадлежности к княжескому дому.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычно фамилии на -ов образуются от имён или прозвищ: Иванов, Петров. В случае с Богратионовым мы видим основу «Богратион» — это русифицированная форма грузинской фамилии Багратион (без окончания -и). Суффикс -ов добавили по русской модели, чтобы адаптировать иностранную основу. Сравните: Шереметев (от Шеремет), но здесь адаптация идёт не от имени, а от уже готовой фамилии.

Вероятнее всего, предок носителя фамилии Богратионов не был прямым князем Багратиони. В Российской империи такие фамилии часто давали крепостным или дворовым людям, принадлежавшим князьям Багратионам, либо незаконнорождённым детям от представителей этого рода. Второй вариант — фамилию могли получить офицеры или чиновники, служившие под началом прославленного полководца Петра Багратиона, в качестве почётного прозвища. Ономастический словарь Б. Унбегана подтверждает, что фамилии на -ов от иностранных знатных родов встречались в среде разночинцев.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральной России и на юге, что связано с военными кампаниями и перемещением дворянских семей. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Богратио́нов, по аналогии с самим князем (Багратио́н), хотя в народной речи могло смещаться. Написание с «о» в первом слоге (не «Багратионов») — ещё одно свидетельство адаптации через устную речь, где безударное «а» звучало как «о».