Фамилия Дубонин образована от прозвища Дубо́ня. Такая форма с суффиксом -оня характерна для северных и центральных русских говоров, где -оня придаёт слову ласкательно-уменьшительный или фамильярный оттенок, как в прозвищах Ти́хоня, Ме́доня, Сладко́ня. В основе — слово «дуб». Прозвище Дубо́ня могло означать крепкого, коренастого человека, которого нелегко согнуть, либо упрямого, «дубового» по характеру. В диалектах «дуб» также называли прочным, надёжным предметом, поэтому прозвище могло быть и уважительным — для мастера или силача.

Фамилия строится по стандартной русской модели: к основе Дубо́н- добавляется патронимический суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Дубони). Таким образом, Дубонин — потомок человека по прозвищу Дубо́ня.

Любопытно, что фамилия Дубонин не слишком распространена, но встречается в нескольких регионах, преимущественно в Вологодской, Кировской и Нижегородской областях. Это косвенно подтверждает северное происхождение модели с -оня. Однокоренные фамилии — Дубо́в, Дубко́в, Дубо́вский — образованы от того же корня, но по другим словообразовательным схемам. Дубонин стоит особняком: суффикс -оня в прозвищах со временем почти вышел из активного употребления, и фамилия сохранила архаичную народную форму.

Версия о происхождении от имени Ду́бонь (гипотетической производной от Добрыня или Дубыня) маловероятна: в документах такое имя не зафиксировано, а прозвищная основа очевидна.