Фамилия Лукоянова образована от мужского имени Лукоян — народной формы церковного имени Лукьян (канонически — Лукиан). Это имя восходит к латинскому «lux» (родительный падеж «lucis»), что значит «свет», поэтому имя Лукьян осмыслялось как «светлый», «светящийся». В русском обиходе имя Лукьян давали при крещении, а в быту его переделали в Лукоян — как Яков из Иакова или Авдей из Авдия. Такая форма с усечением суффикса -иан- типична для народной речи: так было проще и привычнее.

Святым покровителем имени считается священномученик Лукиан Бельгийский, епископ, который после смерти апостола Петра проповедовал Евангелие в Италии, Галлии и Бельгии вместе с пресвитером Максианом и диаконом Иулианом. По преданию, император Домициан приказал казнить его: после жестокого бичевания Лукиана усекли мечом. В русской традиции почитали и других святых с этим именем, например Лукиана Антиохийского, но именно «бельгийский» сюжет чаще упоминается в святцах.

Фамилия Лукоянова — женская форма, а мужская — Лукоянов. Суффикс -ов указывает на принадлежность: первоначально «Лукоянов» значило «сын Лукояна». Такая модель в XVI–XVII веках стала главным способом образования русских фамилий, особенно в среде крестьян и посадских людей. Поэтому предки современных Лукояновых — скорее всего, люди из крестьянского или мещанского сословия, жившие в центральных или северных губерниях России.

Географически фамилия Лукоянов встречается в Нижегородской области, есть и село Лукояново — сейчас это город Лукоянов. Вполне возможно, что название поселения и фамилия связаны: либо село назвали по владельцу или первопоселенцу Лукояну, либо, наоборот, часть жителей получила фамилию по месту жительства. Но основная масса носителей фамилии всё же ведёт род от человека по имени Лукоян — распространённого в старину, но постепенно вышедшего из употребления.

В написании фамилии возможны варианты: через «а» — Лукоянова (женская форма), реже с буквой «е» в суффиксе. Двойное «о» в середине нехарактерно: ударение падает на второй слог — Луко́янов. Фамилия нередкая, но и не массовая: в списках частотных русских фамилий она занимает позиции во второй-третьей сотне, что говорит о её устойчивости, но без сверхраспространённости.