Фамилия Донаусов — редкий случай, когда географическое название закрепилось в русской фамилии почти без изменений, но с местным колоритом. В основе лежит Донау — немецкое название реки Дунай (Donau). Носитель такой фамилии, скорее всего, не имел прямого отношения к самой реке, а получил прозвище по месту жительства или происхождения: например, выходец из местности, называемой Донау, или человек, долго живший в немецкоязычных землях на Дунае (Бавария, Австрия).

Суффикс -ов указывает на стандартную русскую модель образования фамилий: «чей?» — Донаусов, то есть сын или потомок Донауса. Само прозвище Донаус могло возникнуть в среде, где немецкая речь была слышна постоянно — например, среди пленных, переселенцев или купцов, торговавших с немецкими колониями в России. В XVIII–XIX веках в Поволжье и Причерноморье жило много немецких колонистов, и русские могли называть их по родным местам: «вон тот, с Донау».

Альтернативная, менее вероятная версия связывает фамилию с донативным именем Донат (от латинского donatus — «дарёный»). Но Донаусов — не Донатов, и замена «т» на «у» нехарактерна для русской народной этимологии. Скорее всего, перед нами именно топонимическое прозвище, которое прижилось в каком-то одном роду и не получило широкого распространения.

Фамилия встречается редко, в основном в центральной России и на Урале, что может говорить о миграции одного из носителей в XIX веке. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это крестьянская или мещанская фамилия, образованная от бытового прозвища.