Фамилия Луннова — женская форма, мужской вариант Луннов. Сразу бросается в глаза суффикс -ов, самый распространённый в русских фамилиях, но основа «Лунн-» неочевидна. Разберёмся, откуда она могла взяться.

Самая прямая версия — от прозвища Луна. В русских говорах «луной» могли назвать человека с круглым, бледным лицом, сонного или того, кто любил гулять по ночам. В «Ономастиконе» С. Б. Веселовского есть примеры таких прозвищ: Луна, Лунин, что подтверждает эту модель. Фамилия образовалась по типичной схеме: прозвище Луна → Луна-ов → Луннов (сын или потомок человека по прозвищу Луна). Ударение, скорее всего, на первый слог — Лу́ннов, хотя в некоторых регионах могли говорить Лунно́в.

Менее вероятная, но возможная версия — от имени Лунь. Лунь — это хищная птица (полевой лунь), а также старинное нецерковное имя. В древности человека могли назвать Лунь за серые глаза или седые волосы (как у птицы). Фамилия Лунёв существует и широко известна. Но в случае Луннова мы видим двойное «н», что указывает скорее на основу «Лун-», а не «Лунь-». Если бы фамилия образовалась от имени Лунь, она выглядела бы как Лунёв (с суффиксом -ев после мягкого согласного). Двойное «н» в Луннове — это результат сложения корня «Лун-» и суффикса «-н-ов», то есть от прилагательного «лунный» или от имени Луна.

Географически фамилия редкая. Встречается в центральных областях России, особенно в Тамбовской, Рязанской и Липецкой областях. Там же фиксируются однокоренные фамилии Лункин, Лунин, Луньков. Возможно, предок носителя фамилии жил в деревне с названием Лунное или Лунново — такие топонимы есть в тех краях. Тогда фамилия могла указывать на выходца из этого села. Но в любом случае, первичное значение — прозвище, связанное с луной или сходством с ней.