Фамилия Чернойванов — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а сложное прозвище, собранное из двух корней. Первая часть — «черной» (от «чёрный»), вторая — «Иван». Соединительная гласная «о» указывает на то, что перед нами составная основа, а суффикс «-ов» стандартно оформляет фамилию как принадлежность: «чей?» — Чернойванов, то есть потомок человека по прозвищу Чёрный Иван.

Прозвище Чёрный Иван могло возникнуть в крестьянской или посадской среде XVI–XVII веков. «Чёрным» на Руси часто называли человека с тёмными волосами, смуглой кожей, либо того, кто носил чёрную одежду (например, монаха или простолюдина, в отличие от «красного» — нарядного). Но в паре с именем Иван прозвище могло иметь иной оттенок: «чёрный» нередко означало «занятый чёрной, грубой работой», то есть чернорабочий. Иван — самое распространённое русское имя, поэтому Чёрный Иван — это, по сути, «Иван-работяга» или «Иван-простец».

Словообразовательная модель здесь необычна: в русских фамилиях сложение двух полнозначных частей встречается реже, чем в украинских или польских (вроде Рыбалко или Ковальчук). В русском языке такие «сращения» чаще давали фамилии на «-ский» (Черноивановский), а форма на «-ов» выдает народное, не книжное происхождение. Скорее всего, прозвище закрепилось за одним человеком в конкретной местности, а его потомки уже стали Чернойвановыми. Географически фамилия тяготеет к южнорусским областям и Украине — там составные прозвища были в ходу активнее.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» такая модель не выделяется отдельно, но попадает под общий раздел сложных фамилий, где первая часть — прилагательное, а вторая — имя. Аналогов немного: Черноиванов (с тем же корнем, но через «и»), Чернопятов, Черноглазов. Вариант Чернойванов с «ой» на конце первой части — архаичная форма краткого прилагательного в именительном падеже (ср. «Черной» как прозвище, а не «Чёрный»). Это указывает на то, что прозвище могло звучать как «Черной Иван», без смягчения.

Сословно носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или однодворцами. Дворянских родов с такой фамилией в истории не зафиксировано, в родословных книгах она не встречается. Это не делает её менее ценной для историка: именно такие «простые» фамилии хранят прямую связь с живым языком и бытом тех, кто их дал.