Фамилия Лимонина принадлежит к распространённому типу русских фамилий, образованных от женского прозвища или имени с помощью суффикса -ин. Этот суффикс указывает на принадлежность: Лимонина буквально значит «дочь (или жена) Лимоны». Модель с суффиксом -ин характерна для фамилий, произошедших от основ на -а/-я, и широко представлена в ономастике восточных, западных и южных славян.

Основа фамилии — Лимона. Это могло быть прозвище, а не прямое указание на фрукт, ведь лимоны в русских землях до XVIII века были редкостью и диковинкой. Скорее всего, прозвище Лимона дали человеку с кислым, ворчливым нравом или с жёлтым оттенком волос или кожи. В народной речи слово «лимон» могло означать и нечто кислое, неприятное, что и закреплялось за человеком как характеристика.

Впрочем, возможна и другая версия: прозвище могло возникнуть от имени Лимоний, которое встречается в святцах (святой Лимоний, епископ Саламинский). В быту имя Лимоний сокращалось до Лимона, а от него уже пошла фамилия. Славянские фамилии вообще часто возникали от личного прозвища или от имени — христианского или языческого. В данном случае обе основы возможны, но прозвищное происхождение кажется более вероятным из-за яркой семантики слова.

Географически фамилия Лимонина встречается нечасто. Основные очаги — центральные области России, где фиксируются единичные случаи. Встречается и вариант Лимонин — мужская форма той же фамилии. В написании путаницы почти не возникает: окончание -а чётко указывает на женскую линию рода, что для русских фамилий на -ин стандартно.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Лимонадников, Лимонов — показывает разницу в суффиксах. Лимонов образован по модели «чей?» (от отчества), а Лимонина — «чья?» (от имени или прозвища женщины). Это редкий случай, когда фамилия закрепилась именно в женской форме, что может говорить о том, что родоначальницей была вдова или мать, получившая прозвище первой.

Таким образом, фамилия Лимонина — это не про цитрус, а про характер или внешность предка. Кислый, жёлтый или просто ворчливый — вот что, скорее всего, стояло за этим прозвищем.