Фамилия Дунюкова образована от имени или прозвища Дунюк, а тот, в свою очередь, — от уменьшительной формы крестильного имени Евдокия. В народной речи имя Евдокия сокращалось до Дуня, а затем через суффикс -юк (распространённый на западнорусских и украинских землях) появилась форма Дунюк — «маленькая Дуня» или «сын Дуни». Суффикс -ов в окончании типичен для русских фамилий, указывающих на принадлежность: Дунюкова — дочь или жена Дунюка.

Интересно, что основа фамилии женская: Евдокия — имя женское, но прозвище Дунюк могли дать и мужчине. В крестьянской среде XVII–XIX веков мужчину нередко называли по матери, если она была главой семьи или вдовой, или по жене — например, «Дунюк» мог означать «муж Дуни». Такие «матриархальные» прозвища встречаются реже, чем отчества от мужских имён, и фамилия Дунюкова — один из немногих примеров, когда женское имя легло в основу родового прозвания.

Географически фамилия тяготеет к южным и западным регионам: её корни вероятнее всего в Воронежской, Курской или Смоленской губерниях, а также на Украине. Суффикс -юк характерен для украинской и белорусской ономастики, поэтому предки Дунюковых могли быть выходцами с этих территорий, переселившимися в центральную Россию.

В написании фамилии возможны варианты: Дунюков (мужская форма) и Дунюкова (женская). Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Дуню́кова, но в разговорной речи встречается и вариант с ударением на первый слог — Ду́нюкова. Исторических документов, фиксирующих фамилию в XVI–XVII веках, сохранилось немного, но в переписных книгах XIX века она уже встречается, что говорит о её укоренённости в крестьянской среде.