Фамилия Диониз — редкий случай в русском ономастиконе. Она не входит в число типичных фамилий, образованных от крестильных имён через суффиксы -ов, -ин или -ский. Её основа — полное имя Диониз, которое является вариантом церковного имени Дионисий. В древнегреческом оригинале это имя означает «посвящённый Дионису» (богу виноделия и театра). В русской традиции имя Дионисий давали при крещении, но в быту оно нередко сокращалось до Денис или Денисий. Форма Диониз — более книжная, редкая, и могла закрепиться в качестве фамилии без дополнительных суффиксов, что указывает на её позднее происхождение или нерусское влияние.

Скорее всего, фамилия Диониз — это застывшая форма имени, которую дали одному из предков либо при рождении, либо в качестве прозвища. Такое явление встречается у фамилий, возникших в среде духовенства или в семьях с высокой грамотностью, где имя записывали в полной грецизированной форме. В крестьянской среде подобное маловероятно: там предпочитали бытовые Денисов или Денисьев. Фамилия могла также появиться у выходцев из южнославянских или румынских земель, где форма Диониз встречается чаще, чем в России.

География фамилии сегодня крайне узкая. В современных российских базах данных Диониз почти не встречается, единичные носители зафиксированы в Москве и Санкт-Петербурге. Это подтверждает версию о её искусственном или случайном происхождении: например, её мог получить семинарист при поступлении в духовное училище, когда фамилии давали по имени святого. В таком случае первоначальная фамилия звучала бы как Дионизский, но со временем окончание отпало.

Сравнение с однокоренными фамилиями проясняет картину. Дионисов, Денисов, Дионисьев — все они образованы по стандартной модели «имя + суффикс принадлежности». Отсутствие суффикса в фамилии Диониз делает её похожей на фамилии-«окаменелости» вроде Роман, Павел или Лазарь, где имя стало фамилией без изменений. Однако в отличие от них, Диониз — не частотное имя, а редкий вариант, поэтому носитель такой фамилии почти наверняка имеет предка, выделявшегося своим именем на фоне окружающих.

Версия о том, что фамилия могла произойти от прозвища, данного за любовь к вину или театру (по ассоциации с Дионисом), слаба. Прямых связей с античным богом в бытовом прозвище не прослеживается, а имя Дионисий в народе никогда не ассоциировалось с языческим культом. Поэтому наиболее правдоподобным остаётся путь через духовное сословие или через запись полного имени при переписи.