Фамилия Костоменос — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение стоит искать не в славянских корнях, а в греческом языке. Основа фамилии — греческое слово «костоменос» (κoστoμένoς), что означает «одетый», «облачённый» или, в более узком смысле, «носящий одежду». Это не прозвище по ремеслу, а скорее описательное имя, которое могло закрепиться за человеком по какой-то характерной черте — например, за щегольством, любовью к дорогой или необычной одежде, или же за профессией, связанной с облачением (скажем, за ризничим в церкви или за портным, который «одевает» людей).

Суффикс -ос типичен для греческих фамилий, которые оканчиваются на -опулос, -идис, -акос, но в русской среде он встретил нехарактерное окончание. В Греции фамилия могла звучать как Костоменос, но попав в Россию, она сохранила свою форму без адаптации под типичные русские суффиксы (-ов, -ин, -ский). Это указывает на относительно позднее появление фамилии в русском контексте — скорее всего, в XIX или начале XX века, когда греки переселялись в Российскую империю (например, в Новороссию, Крым или Приазовье) и не меняли свои фамилии на местный лад.

Географически фамилия Костоменос встречается в основном на юге России и в Украине — в местах компактного проживания греческой диаспоры: в Мариуполе, Донецкой области, в Крыму. Встречаются единичные носители и в Москве, но это уже результат миграции. Важно не путать её с похожими по звучанию славянскими фамилиями вроде Костомаров или Костомахин — у них другая этимология (от слова «костомара» — костлявый человек). Костоменос же — чисто греческая фамилия, и её носители почти наверняка имеют греческие корни.

Версия о происхождении от греческого «одетый» — основная и наиболее правдоподобная. Альтернативные гипотезы, например, связь с тюркским «костюм» или вымышленным славянским «костомен» (человек с костяным меном, то есть обменом), — слабые и не подкреплены данными, поэтому их можно отбросить. Таким образом, предки носителя фамилии Костоменос были, скорее всего, греками, переселившимися в Россию, а само прозвище могло относиться к их внешнему виду или роду занятий.