Фамилия Логанов образована от имени Логан — производной формы крестильных имён Лонгин или Логгин. В основе этих имён лежит латинское longus — «длинный». На Руси уменьшительные и производные формы имён чаще всего закреплялись за выходцами из непривилегированных сословий, поэтому фамилия Логанов исторически не была дворянской или аристократической.

Имя Лонгин давалось в честь нескольких святых: преподобного Лонгина Коряжемского (память 23 февраля), преподобного Лонгина Яренгского (16 июля), мученика Лонгина Мелитинского (20 ноября). Однако уменьшительная форма Логан могла возникнуть и в народной среде независимо от церковного календаря — как бытовое, обиходное имя.

Существует и вторая, менее очевидная версия происхождения фамилии — от прозвища Логан. Во владимирских говорах глагол «логозиться» означал «спорить, вздорить». Логаном в таком случае называли сварливого человека, заядлого спорщика. Эта версия объясняет фамилию не через имя, а через характеристику поведения предка.

Фамилия образована по самой распространённой в русской ономастике модели: основа Логан + патронимический суффикс -ов, означающий «сын Логана» или «принадлежащий Логану». В отличие, например, от фамилий на -ин (Логанин), форма Логанов указывает на принадлежность к мужской линии и типична для центральных и северных регионов России.

Интересно, что фамилия Логанов встречается реже, чем однокоренные Логинов или Лонгинов. Это говорит о том, что имя Логан было менее популярным и, вероятно, бытовало в локальных говорах или в отдельных семьях. В современных справочниках фамилия фиксируется преимущественно в Поволжье и на Урале, что может указывать на миграцию носителей из центральных областей в XVI–XVII веках.