Фамилия Долгоносов входит в обширную группу «долгих» фамилий, которые составляли из двух основ. В этом ряду есть и Долгодумовы (от прозвища тугодума), и Долгоноговы с Долгопятовыми (иногда так звали не просто длинноногого, а быстроногого бегуна), и Долгорукие. Смысл фамилии Долгоносов лежит на поверхности: её образовали от прозвища Долгонос. Самый прямой вариант — человек с большим, длинным носом. Но в народе прозвище прирастало и к сплетнику, к тому, кто постоянно суёт нос в чужие дела, — такая версия тоже существует и вполне правдоподобна.

Ономастический словарь С. Б. Веселовского фиксирует похожие прозвища той же эпохи, когда фамилии только начинали закрепляться: Долгоног Федор (крестьянин, 1545 г., Новгород), Долгополов Мартемьян (крестьянин, 1564 г., Олонец), а также князь Иван Андреевич Оболенский по прозвищу Долгорукий (середина XV в.). На этом фоне Долгонос — типичное бытовое прозвище, которое давали по внешнему признаку или по поведению. Потомок человека с таким прозвищем и получил фамилию Долгоносов.

Словообразовательная модель простая: к основе «долгонос» добавили патронимический суффикс -ов, который в русских фамилиях отвечал на вопрос «чей?» и означал принадлежность роду — сын Долгоноса. С точки зрения географии бытования фамилия встречается в разных регионах, но чаще — на севере и в центральной России, где «окающие» говоры и где такие составные прозвища были особенно популярны.