Фамилия Гордионова образована по самой распространённой в русском языке модели: от мужской формы Гордионов через суффикс -а. Это типичный пример «фамилии-притяжательности»: она отвечала на вопрос «чей?» и означала «сын Гордиона» или «человек из семьи Гордионовых». Женское окончание -а не делает её отдельной фамилией, а указывает на принадлежность роду: в документах XIX — начала XX века жену или дочь Гордионова часто записывали именно так, и со временем форма закрепилась как самостоятельная.

Основа фамилии — мужское имя Гордион. Это народная, разговорная форма канонического имени Гордий, которое пришло на Русь с христианством. В святцах поминают мученика Гордия Каппадокийского, жившего в IV веке. Имя восходит к греческому «гордиос» — «грозный», «быстрый», «стремительный». Но в народе его переосмыслили по созвучию: связали со словом «гордый», поэтому в крестьянской среде имя могло восприниматься как «горделивый», «величавый». Такое переосмысление — обычное дело для имён, которые звучали не по-славянски.

Модель образования с суффиксом -ов (Гордионов) характерна для фамилий, возникших из полных форм крестильных имён. Это так называемые «именные» фамилии, которые в центральной России и Поволжье составляют основу фамильного фонда. Гордионовы могли появиться в любой среде — от крестьян до духовенства, но именно форма на -ов чаще встречалась у непривилегированных сословий. В дворянской среде предпочитали фамилии на -ский или более редкие формы.

Интересная деталь: в некоторых говорах имя Гордион произносили с ударением на второй слог — Гордион, что дало бы фамилию Гордионов, а не Гордионов. Но в литературной норме закрепилось ударение на третий слог: Гордио́нов. В старых переписных книгах XVII века встречаются варианты написания: Гордеонов, Гординов — через «е» и с усечением суффикса. Это говорит о том, что фамилия бытовала в устной речи задолго до её письменной фиксации, и единообразия в написании тогда не было.

Сравните с однокоренными фамилиями: Гордеев, Гордиенко, Гордюшин. Гордеев — от той же основы, но через более привычную форму имени Гордей. Гордиенко — украинская параллель, где суффикс -енко означает «маленький Гордий» или «сын Гордия». Гордюшин — от уменьшительной формы Гордюша. Гордионова стоит в этом ряду как самая редкая и книжная форма, сохранившая полное имя без сокращения.