Фамилия Локтионова (а в исходном запросе, вероятно, опечатка — правильная форма мужского рода Локтионов, женского Локтионова) образована от канонического крестильного имени Галактион. В русской народной традиции это имя, пришедшее из греческого со значением «молочный», претерпело сильное сокращение: от Галактиона осталась вторая половина — Локтион. Такое усечение — обычное дело для просторечия: Агафон превращался в Гапон, а Феофан — в Фофан.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Локтионов — буквально «сын Локтиона». По модели образования фамилия типична для центральных и северных губерний России, где отчество на -ов закрепилось раньше всего. В южных и восточных регионах чаще встречались формы на -енко или -ук, так что география Локтионовых тяготеет к исконно русским землям.

Редкость фамилии в том, что исходное имя Галактион не было массовым: в святцах оно есть, но в крестьянской среде его давали нечасто. Поэтому Локтионовы — не слишком распространённый род. Если сравнивать с однокоренными вариантами, то Локтионов — основная форма, а Локтионков, Локтиончиков — уже искусственные или более поздние ответвления, возникшие при переписях.

В XIX веке носители фамилии встречались среди государственных крестьян и мещан, особенно в Вологодской, Костромской и Вятской губерниях. Дворянских ветвей с такой фамилией практически не было — слишком простонародная основа. Прозвищного значения у Локтионова нет: это чисто патронимическая фамилия, без связи с локтем или каким-либо ремеслом.