Фамилия Гамаюнов образована от нецерковного имени Гамаюн. В основе этого имени — образ сказочной вещей птицы, известной в славянской мифологии как посланник богов и глашатай, поющий людям божественные гимны и предвещающий будущее тем, кто умеет слышать тайное. Первоначально образ пришёл из восточной (персидской) мифологии, а на русской почве Гамаюна изображали с женской головой и грудью. Считалось, что когда эта птица летит с восхода, поднимается смертоносная буря. Гамаюн знает всё о происхождении земли, неба, богов и героев, людей, чудовищ и зверей — собрание мифов «Песни птицы Гамаюн» повествует о сотворении мира и рождении языческих богов.

Слово «гамаюн» связывают с глаголом «гамаюнить» — баюкать: легенды о птице служили сказками детям на ночь. Менее известная, но лингвистически более прозрачная версия возводит основу к диалектному «гаманить» — шуметь, кричать, галдеть. В этом случае имя Гамаюн могло быть прозвищем говорливого, шумного человека, а не отсылкой к мифологическому персонажу. Оба варианта возможны, но первый — мифологический — чаще встречается в популярных толкованиях фамилии.

Фамилия строится по стандартной модели: к основе Гамаюн добавляется патронимический суффикс -ов, означающий «сын Гамаюна» или «потомок Гамаюна». Это типичная русская фамилия, образованная от личного имени или прозвища. Географически она встречается в разных регионах, но заметных локальных гнёзд не образует. В официальных документах фамилия фиксируется с XVII века, хотя точных дат и имён первых носителей в открытых источниках нет.