Фамилия Долгодумова сразу обращает на себя внимание своей прозрачной внутренней формой: «долгий дум» — тот, кто долго думает. В отличие от многих фамилий, где корень затемнён или требует обращения к диалектам, здесь значение лежит на поверхности. Однако за этой простотой скрывается важный нюанс: прозвище Долгодум в крестьянской и мещанской среде XVI–XVII веков могло иметь два прямо противоположных смысла.

С одной стороны, «долгий ум» или «долгая дума» — это характеристика человека основательного, неспешного, взвешивающего каждое решение. В условиях общинного быта, где поспешность нередко вела к разорению, такого человека могли уважать за рассудительность. С другой стороны, в русских говорах «долгодум» — не только «медлительный», но и «нерасторопный», «тугодум», которого подгоняют в работе. Прозвище легко могло закрепиться за человеком, который, на взгляд окружающих, слишком долго раскачивался. Обе версии имеют равное право на существование, и без конкретных записей о носителе (например, из писцовых книг) выбрать одну невозможно.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе прозвища Долгодум добавили суффикс -ов, а женская форма Долгодумова возникла уже как вариант «по мужу» или «по отцу». Суффикс -ов указывает на принадлежность: буквально «сын Долгодума». Это самая распространённая модель русских фамилий, так что никакой редкости в способе образования нет. Интереснее другое: фамилия почти не встречается в дворянских родословных книгах и не имеет знаменитых исторических носителей. Она типична для северных и центральных губерний России, где прозвища с корнем «дум-» (Дума, Думнов, Думщиков) были особенно часты.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Думов, Думнов, Думщиков — показывает, что Долгодумов стоит особняком: в ней «долгий» не географический признак (как в Долгове или Долгоруком), а временной, поведенческий. Это редкий случай, когда фамилия прямо называет не профессию и не внешность, а черту характера или, точнее, манеру действовать. В современном русском языке слово «долгодум» не употребляется, но в словаре В. И. Даля оно зафиксировано именно в значении «медлительный, нерешительный человек».

Поскольку фамилия не массовая, её носители, скорее всего, происходят из одной или нескольких родственных ветвей, разошедшихся по России в XVIII–XIX веках. Точная география расселения требует обращения к подворным переписям, но можно предположить, что исходная точка — один из уездов Вологодской, Костромской или Архангельской губернии, где прозвища «на характер» были особенно живучи.