Фамилия Харнасова — женская форма мужской фамилии Харнасов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Харнас. В русской ономастике это довольно редкий случай, когда основа фамилии не имеет очевидных параллелей с распространёнными славянскими корнями, что сразу привлекает внимание.

Слово «харнас» не встречается в словарях древнерусского языка и не является типичным для восточнославянской антропонимии. Наиболее вероятная версия — тюркское происхождение основы. В тюркских языках, особенно в татарском и башкирском, существует корень «хар» (снег, зима) и аффиксы, образующие личные имена. Сложносоставное имя «Харнас» могло означать «снежный лев» или «зимний зверь» — такие имена-обереги давали, чтобы ребёнок вырос сильным и здоровым. В пользу этой версии говорит и география фамилии: Харнасовы чаще встречаются в Поволжье и на Урале, в зоне активных русско-тюркских контактов.

Менее правдоподобна, но возможна связь с греческим именем Харнас (Χαρνάς) — такой вариант мог появиться через семинарскую среду, где фамилии искусственно создавали из редких греческих слов. Однако для фамилии с суффиксом -ов, типичным для русских сословных фамилий крестьян и мещан, тюркская версия выглядит логичнее.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Харнасов буквально значит «сын Харнаса» или «из рода Харнаса». Первым носителем фамилии был человек, которого в округе знали под прозвищем Харнас. Вероятно, он был татарином или башкиром, перешедшим в православие, либо русским, получившим прозвище за связь с тюркским миром — например, за торговлю с восточными купцами или за внешность.

В дореволюционных записях фамилия могла писаться через «о» — Хорнасов, что отражает акающее произношение. Встречаются единичные случаи бытования в Оренбургской и Самарской губерниях. Сегодня Харнасова — фамилия редкая, её носители живут в основном в центральной России и Поволжье.