Фамилия Луганова — женская форма фамилии Луганов, и её происхождение ведёт к нескольким возможным, но не слишком очевидным корням. В отличие от многих фамилий на -ов, образованных от крестильных имён, основа здесь скорее топонимическая или прозвищная.

Самая прямая версия — связь с названием реки или местности Лугань. Лугань — приток Северского Донца, на котором стоит город Луганск. В этом случае предок носителя фамилии мог быть выходцем с берегов этой реки или из окрестностей Луганска. Такая модель образования фамилий по географическому принципу (от названия реки или города без суффикса -ск-) широко распространена: Москвин, Тверитин, Волгин. Луганова, таким образом, могла означать «дочь/жена человека с Лугани».

Вторая версия, менее вероятная, но тоже возможная, — от прозвища Луган. В южнорусских говорах «луганом» могли называть человека, живущего на лугу, пастуха или просто рослого, «лугового» парня. Однако это прозвище встречается редко, и в словарях оно не зафиксировано как устойчивое.

Третий вариант — отчество от неканонического имени Луган, которое могло быть уменьшительной формой от языческого имени Луг (в значении «светлый», ср. с кельтским богом Лугом, но это скорее совпадение). В русской ономастике такие имена-прозвища из односложных корней известны, но для фамилии Луганова эта версия остаётся гипотетической.

Словообразовательная модель проста: основа Луган + патронимический суффикс -ов. Суффикс -ан в русских прозвищах часто придаёт оттенок принадлежности или характерности (ср. Горлан, Болтун). Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, особенно распространённая в южных регионах России и на востоке Украины. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — возможно, из одного-двух сёл, где жили Лугановы.