Фамилия Хариотонов — редкий случай, когда написание расходится с произношением. На слух она почти неотличима от распространённой фамилии Харитонов, и именно в этом кроется главная загадка. Скорее всего, перед нами не самостоятельная фамилия с уникальным корнем, а орфографический или диалектный вариант фамилии Харитонов.

Основа фамилии — каноническое мужское имя Харитон, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «щедрый», «благодатный». В русской народной среде имя было популярно, поэтому и фамилий от него образовалось множество. Стандартная модель — Харитонов («чей?» — сын Харитона). Но в некоторых говорах, особенно на севере и в центральной России, звук [о] в безударной позиции могли произносить как [а], а на письме, наоборот, «исправляли» произношение, вставляя лишнюю букву. Так появился вариант Хариотонов: человек писал фамилию так, как, по его мнению, было «правильнее» — с двумя «о» подряд.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель отчества-притяжательности. Фамилия впервые фиксируется в переписных книгах XVII–XVIII веков, но не как отдельный род, а как вариант написания. Встречается она крайне редко, преимущественно в документах XIX века из Вологодской и Архангельской губерний, где «аканье» было особенно сильным. Позже носители фамилии могли сознательно сохранить такое написание, чтобы отличаться от многочисленных Харитоновых.

Вторая, менее правдоподобная версия — связь с греческим словом «хариотос» (благодатный), но в этом случае фамилия образовывалась бы напрямую от прозвища, а не от имени. Однако отсутствие исторических примеров такого прозвища делает эту гипотезу слабой. Таким образом, Хариотонов — это орфографический «дубль» фамилии Харитонов, закрепившийся в письменной традиции отдельных семей.