Фамилия Фонрау — редкий для России случай, когда фамилия начинается с частицы «фон», указывающей на немецкое или прибалтийско-немецкое происхождение её носителя. В отличие от русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, эта фамилия целиком пришла из немецкой ономастики и, скорее всего, не переосмысливалась на русской почве.

Разберём её по частям. Частица «фон» (von) в немецких фамилиях традиционно указывала на дворянское происхождение — буквально «из» или «от», то есть обозначала родовое поместье или место, откуда пошёл род. Вторая часть — «Рау» (Rau) — в переводе с немецкого означает «грубый», «шершавый», «суровый» или «необработанный». Это могло быть прозвище, данное предку за жёсткий характер, внешность (например, шершавую кожу) или род занятий (работа с грубыми материалами). Однако в сочетании с дворянским «фон» прозвищная основа кажется маловероятной: скорее всего, «Рау» — это топоним, то есть название конкретной местности, замка или усадьбы, откуда происходил род.

Таким образом, Фонрау — это фамилия-указатель: «тот, кто из Рау». Возможных географических привязок несколько. В Германии есть несколько населённых пунктов с названием Рау (Rau) в Баварии, Баден-Вюртемберге и других землях. Кроме того, в Прибалтике, где немецкое дворянство было влиятельным до XX века, также встречаются мызы и поместья с таким именем. Носители фамилии Фонрау в Российской империи — это, как правило, потомки остзейских (прибалтийских) немцев, служивших в армии или гражданской администрации.

Словообразовательно фамилия не содержит русских суффиксов (-ов, -ин, -ский), что сразу выдает её иноязычное происхождение. В русском языке она склоняется только вторая часть: «Фонрау», «Фонрау», «о Фонрау», а первая часть «фон» обычно не изменяется. В дореволюционных документах можно встретить написание слитное («Фонрау») или раздельное («фон Рау»), но современная норма — слитное.

Из-за редкости фамилии её носители в России немногочисленны. Вероятно, после революции 1917 года многие остзейские немцы эмигрировали или были репрессированы, поэтому фамилия почти не встречается за пределами семей, сохранивших память о немецких корнях. В современной Германии фамилия Rau распространена шире, но с приставкой «фон» — это уже указание на древность рода.