Фамилия Летунова образована от прозвища Летун. В основе лежит глагол «летать», но смысл прозвища не обязательно связан с полётом. Чаще всего Летуном называли человека проворного, торопливого, который быстро ходит — словно летит. В некоторых говорах слово имело иное значение: «летун» — это злой воздушный дух, а в переносном смысле — желчный и раздражительный человек. Так что прозвище могло указывать и на характер.

Фамилия относится к распространённому типу на -ов/-ев. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «Летунова» — дочь или жена Летуна. Со временем фамилия закрепилась за потомками человека с таким прозвищем. Интересно, что в русских говорах у слова «летун» есть ещё одно значение — «непостоянный, часто меняющий место работы человек». Эта версия тоже правдоподобна, особенно если учесть, что в документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские с таким прозвищем.

Географически фамилия чаще встречается в центральных и северных областях России, где слово «летун» бытовало в разных диалектах. Однокоренные фамилии — Летуновский, Летухин — образованы от тех же основ, но с другими суффиксами. В целом фамилия Летунова — редкий пример, когда прозвище сохранило прямую связь с движением и скоростью, а не с птицами или полётом.