Фамилия Китонина — женская форма фамилии Китонин, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем или именем Китоня. В русской ономастике суффикс -ин указывает на принадлежность: Китонин буквально означает «сын Китони» или «человек из рода Китони». Основа здесь — слово «кит», но не в прямом значении огромного морского млекопитающего, а в переносном, которое бытовало в народной речи.

В диалектах и просторечии «китом» могли называть крупного, сильного или важного человека — отсюда и прозвище Китоня, как уменьшительно-ласкательная форма. Встречается и другая версия: «китоня» — это искажённое или областное произношение слова «китень» (рыболовная снасть или, в некоторых говорах, неповоротливый человек). Но наиболее вероятно, что прозвище дали за внешность или характер: большой, грузный или медлительный мужчина.

Фамилия редкая, и её география тяготеет к северным и центральным регионам России, где сохранились архаичные формы словообразования. В писцовых книгах XVII века, например, по Вятке и Пермскому краю, встречаются крестьяне с прозвищем Кит, от которого и пошли Китонины. В дворянских родословных эта фамилия не зафиксирована — её носителями были в основном крестьяне и посадские люди, что типично для фамилий на -ин, образованных от прозвищ.

Сравните с однокоренными фамилиями: Китов (более распространённая, от того же «кит»), Кителев (от «китель» — одежда), Китин (от имени Кит). Китонина стоит особняком благодаря редкому суффиксу -оня, который придаёт прозвищу ласкательный или уменьшительный оттенок. В современном употреблении фамилия почти не встречается за пределами России, что подтверждает её глубокую локальную привязку.