Фамилия Логунова образована от имени или прозвища Логун. Чаще всего это производная форма канонического имени Лонгин (в просторечии — Логгин), которое в переводе с латыни означает «длинный» или «долгий». Такое имя давали в честь святого Лонгина-сотника, по преданию пронзившего копьём ребро распятого Христа. Получается, что в основе фамилии лежит не прозвище, а крестильное имя, которое в быту сократили до Логуна.

Есть и другая версия: Логунова — это фонетический вариант фамилии Лагунова, который закрепился под влиянием «окающих» говоров, где вместо «а» произносят «о». В таком случае фамилию связывают с прозвищем Лагун. Итальянское lagun («озеро, залив») тут ни при чём — это маловероятная гипотеза. Гораздо убедительнее, что слово «лагуна» в русских говорах означало бочку, бочонок. Лагуном называли либо бондаря, мастерившего такие бочки, либо полного, неповоротливого человека, которого в шутку сравнивали с кадушкой. Так что предок современных Логуновых мог быть либо ремесленником, либо обладателем крепкого телосложения.

Словообразовательная модель проста: к основе Логун добавился суффикс принадлежности -ов, а окончание -а указывает на женскую линию рода. В русской традиции фамилии с таким суффиксом (Логуновы) обычно принадлежали крестьянскому или мещанскому сословию, но со временем стали общими для всех слоёв. Из известных носителей — советский физик-теоретик Анатолий Алексеевич Логунов (1926–2015), академик и один из создателей ускорителей в Протвино.