Фамилия Долонова — женская форма мужской фамилии Долонов, которая образована по стандартной для русских фамилий модели с суффиксом -ов. Этот суффикс указывает на принадлежность: Долонов буквально означает «сын Долона» или «из рода Долона». В основе лежит прозвище или нецерковное имя Долон.

Корень «долон» в русских говорах имеет два основных значения, и оба могли дать начало фамилии. Первое — слово «долонь» (ладонь). Прозвище Долонь могли дать человеку с широкой, сильной ладонью, либо, наоборот, с какой-то особенностью руки. Второе значение — географическое: «долон» или «долонь» в некоторых диалектах означает низину, луг, долину, иногда — поляну в лесу. Житель такого места получал прозвище Долон. Ономастический словарь Веселовского фиксирует фамилию Долоново как название нескольких сел в центральной России, что подтверждает связь с топонимом. Таким образом, предок Долоновых мог быть либо человеком с приметной рукой, либо выходцем из местности, называвшейся Долон, Долоново или Долонь.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским словом «долон» (бешеный, буйный). Однако для центральных и северных областей России, где фамилия встречается чаще, славянская основа более типична. Фамилия Долонов не принадлежит к числу распространенных дворянских, скорее она крестьянская или мещанская по происхождению. Встречается в основном в Поволжье, на Урале и в Сибири — регионах, куда переселялись крестьяне из центра. В старых метрических книгах XIX века можно найти запись «Долонов» в Тамбовской и Вятской губерниях, что указывает на два независимых очага бытования.