Фамилия Касьяновы образована от крестильного имени Касьян, которое носили многие поколения русских людей. Имя это пришло из церковного календаря и имеет латинские корни: оно восходит к слову «cassus» — «пустой». На первый взгляд такое значение кажется странным для имени, но в христианской традиции за ним закрепился свой смысл, связанный с памятью преподобного Касьяна Римлянина. День этого святого приходится на 29 февраля, раз в четыре года, откуда в народе и пошло выражение «Касьянов год» — недобрый, пустой, «лишний».

Встречается и другая версия происхождения фамилии — от прозвища Касьян, которое могли дать коса́рю. Но она менее правдоподобна: имя Касьян было широко распространено именно как календарное, а прозвища от него образовывались редко. Куда вероятнее, что предок современных Касьяновых был просто человеком по имени Касьян, а его дети и внуки стали записываться по отцу: «Касьянов сын», то есть сын Касьяна.

Фамилия Касьяновы — типичный пример русской модели на -ов, самой распространённой в России. Суффикс -ов присоединялся к основам, оканчивающимся на твёрдый согласный, и указывал на принадлежность роду. В говорах и в документах XVIII—XIX веков фамилия могла писаться и с одним «н» — Касянов, но со временем закрепилось написание с двойным, как и в имени. О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс становления фамилий шёл несколько столетий, и Касьяновы могли появиться независимо в разных губерниях. Однако имя Касьян особенно часто встречалось в южнорусских и украинских землях, что позволяет предположить, что корни многих Касьяновых — оттуда.