Фамилия Кастанова звучит необычно для русского уха, и это подсказка: перед нами, скорее всего, не исконно русская фамилия, а результат адаптации иноязычной основы. Сразу бросается в глаза суффикс -ов(а) — типичный русский патронимический (отцовский) формант, который «пришили» к чужому корню. В русской традиции фамилии на -ов образуются от имен или прозвищ, оканчивающихся на согласный или -о: Иванов, Петров, а вот женская форма (Кастанова) в официальных документах XIX века указывала на жену или дочь носителя мужской фамилии Кастанов. То есть исходная мужская фамилия — Кастанов.

Теперь о корне. Самая вероятная версия ведет к тюркскому или кавказскому имени Кастан. В тюркских языках «кастан» может означать «крепкий», «твердый» или быть вариантом имени Касым (распределяющий, разделяющий). В осетинском языке есть слово «хъастан» — «кузнец», что тоже могло стать прозвищем. Менее вероятна, но возможна связь с итальянским «castano» (каштан) — так могли прозвать человека с каштановыми волосами, но для русского ономастикона это экзотика, фамилия тогда скорее писалась бы как Каштанов.

География фамилии узкая. Кастановы и Кастановы встречаются в основном на Северном Кавказе (особенно в Кабардино-Балкарии и Карачаево-Черкесии) и в Закавказье, среди армян и грузин, чьи фамилии при русификации часто получали русские суффиксы. В центральной России фамилия редкая, почти штучная.

Что касается сословной принадлежности — носители фамилии Кастанов в XIX веке чаще всего были государственными крестьянами или казаками. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» и «Общем гербовнике» нет. По сути, Кастанов — это «сын Кастана», где имя-прозвище указывало либо на личное качество (твердость характера), либо на профессию (кузнечное дело).