Фамилия Фраёнова — женская форма фамилии Фраёнов, которая образована от мужского прозвища Фрай или Фрай. В основе лежит не церковное имя, а скорее всего, прозвище, связанное с польским или украинским словом «фрай» — вольный, свободный человек. В польском языке «fraj» означало «парень, молодец», а в некоторых диалектах — «холостяк» или «гуляка». Носитель такого прозвища мог быть человеком независимым, неженатым или ведущим разгульный образ жизни.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с немецким словом «frei» (свободный). В России XVIII–XIX веков фамилии с корнем «фрай» встречались среди переселенцев-немцев, особенно в Поволжье и Причерноморье, но в такой форме, как Фраёнов, это скорее исключение. Фамилия явно восточнославянская по суффиксу: -ов указывает на принадлежность к роду, а ё в корне — результат фонетического перехода «а» в «ё» после мягкого согласного, что типично для русских говоров (сравните: «фрай» → «фраёв»).

Географически фамилия редкая. Она встречается в основном в центральных и южных областях России, единичные записи — в Воронежской и Ростовской областях. Это говорит о том, что род был немногочисленным, а прозвище — локальным. Сословная принадлежность, скорее всего, крестьянская или мещанская: дворянские фамилии с таким корнем не фиксируются.

Суффикс -ов не оставляет сомнений в модели образования: фамилия отчественная, то есть означала «сын Фрая» или «из семьи Фрая». Если бы прозвище было женским, форма была бы Фраёнина, но здесь — Фраёнова, что подтверждает мужскую основу. В написании возможна вариативность: в старых документах встречается Фраенов (без ё), но современная норма — через ё, так как ударение падает на последний слог: Фраёнов.

Для сравнения: однокоренные фамилии — Фраев, Фрай, Фрайман — встречаются чаще и имеют ту же семантику «свободного» или «молодца». Фраёнова стоит в этом ряду особняком из-за редкого фонетического перехода, что делает её интересным примером народной адаптации заимствованного корня.