Фамилия Лимонтинов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Сразу исключаем версию с прямым значением «лимон»: в русской ономастике фамилии от названий фруктов встречаются, но обычно в форме Лимонов или Лимонников. Суффикс -тинов указывает на другой механизм образования.

Скорее всего, основа здесь — не «лимон», а прозвище Лимонтя (или Лимонта). Такие прозвища в русских говорах могли давать за какой-то внешний признак, цвет волос или кожи, либо за особенность характера (кислый, «лимоный» человек). Суффикс -т- в прозвищах — редкий, но встречается: ср. фамилии Лобантинов (от «лобантя» — большелобый), Гулянтинов. Модель образования: прозвище на -тя → притяжательное прилагательное на -ин → фамилия Лимонтин → с добавлением патронимического суффикса -ов (Лимонтинов). То есть Лимонтинов буквально означает «сын Лимонтина», а тот — «сын (или человек) Лимонти».

Вторая, менее вероятная версия — искажение фамилии Лимонтов. В некоторых говорах «лимонт» могло означать нечто мелкое, щуплое (от диалектного «лимонда» — недотёпа). Но эта гипотеза слабее, так как не имеет письменных подтверждений в словарях прозвищ.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским областям (Тамбовская, Воронежская, Ростовская), где суффикс -тя в прозвищах был распространён. В дореволюционных источниках Лимонтиновы — преимущественно крестьяне и мещане. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Таким образом, предок носителя фамилии Лимонтинов, скорее всего, получил прозвище за какой-то «кислый» нрав или внешность, а его потомки закрепили это прозвище в форме фамилии через цепочку патронимических суффиксов.