Фамилию Градобойнова чаще всего выводят из прозвища Градобой — человека, который «бьёт град». В народной традиции так могли называть того, кто, по поверьям, умел отводить градовые тучи заговорами или молитвами, либо просто крестьянина, чьё поле регулярно страдало от града, и он в отчаянии «бил» стихию. В русских говорах слово «градобой» фиксировалось и в прямом значении — «градобитие, гибель посевов от града», так что прозвище могло закрепиться за хозяином разорённого участка, как горькая насмешка судьбы.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: основа «Градобой» плюс суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?»). Женская форма Градобойнова — это традиционное окончание для замужней женщины или дочери в русской антропонимии. Суффикс -ин здесь не появился, потому что основа оканчивается на твёрдый согласный (й), а не на -а/-я.

Встречается фамилия в разных регионах, но наиболее плотно — в областях, где в прошлом было развито земледелие и часты градовые ливни: Поволжье, Центральная Россия, юг Урала. По данным переписей XIX века, носители фамилии часто числились государственными крестьянами, реже — мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано: прозвище слишком «простонародное» и не попало в гербовники.

Любопытно, что фамилия Градобойнов могла возникнуть и в среде отходников, которые уходили на заработки в города и получали прозвища по ремеслу. В некоторых говорах «градобой» — это не только борец с тучами, но и работник на рудниках, дробивший руду (от «бить град» — измельчать). Эта версия менее распространена, но имеет право на существование: в уральских заводских посёлках встречались прозвища, связанные с дроблением породы.

Не стоит путать фамилию с украинской Градобоев — у той другой суффикс и, вероятно, иная семантика. Русская Градобойнова — редкий пример фамилии, в основе которой лежит не имя или профессия, а природное явление и попытка человека с ним совладать.