Фамилия Кирнисов — редкий случай, когда за русским суффиксом -ов скрывается нерусская, скорее всего, тюркская основа. Если отбросить окончание, получаем корень «Кирнис», который не встречается в древнерусских именах или прозвищах. Это прямой намёк на то, что предок носителя фамилии был крещёным татарином, башкиром или представителем другого тюркского народа.

Самая вероятная версия — происхождение от мужского имени Кирнис. В тюркских языках, особенно в башкирском и татарском, есть имя Кирнис (иногда звучит как Кирнэс или Кирнас). Его значение спорно: одни исследователи связывают его с арабским корнем «карим» (щедрый, благородный) через диалектные изменения, другие — с древнетюркским «кыр» (поле, степь) и «нис» (женщина), что в сумме может означать «степная женщина» или «дочь степи». Впрочем, в ономастике такие «народные» этимологии часто ненадёжны; правдоподобнее, что Кирнис — это местный вариант арабского имени Каримулла (щедрость Аллаха), упрощённый в бытовой речи.

По модели образования фамилия типична для XVI–XIX веков, когда русские писцы и священники «обрусевали» инородческие имена, добавляя к ним патронимический суффикс -ов. Кирнисов буквально значит «сын Кирниса». Такие фамилии массово появлялись у крещёных народов Поволжья и Приуралья. Географически Кирнисовы чаще всего встречаются в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане — в регионах, где веками жили бок о бок русские и тюрки.

Встречаются варианты написания Кирнесов и Кирнасов — они отражают местные диалектные произношения исходного имени. Единой «правильной» формы нет, но в метрических книгах XIX века чаще фиксировали именно Кирнисов.

Сословная принадлежность предков могла быть разной: от государственных крестьян до казаков. Известно, что в Оренбургском казачьем войске было несколько семей с этой фамилией, что подтверждает её связь с пограничными территориями, где смешивались русские и тюркские традиции.