Фамилия Луночкина (женская форма; мужская — Луночкин) принадлежит к распространённому в России типу фамилий на -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — «Луночкин», то есть сын или потомок человека по прозвищу Луночка. Основа здесь — не лунный свет и не небесное светило, а уменьшительная форма от имени или прозвища.

Самая вероятная версия: Луночка — это ласкательное производное от крестильного имени Лунь. В старину Лунем называли хищную птицу семейства ястребиных (лунь — полевой, степной, луговой). Прозвище Лунь давали человеку за внешнее сходство: седоватый, светлый, с сероватым отливом волос, или за повадки — зоркий, хищный, стремительный. В словаре древнерусских личных имён С. Б. Веселовского зафиксированы люди с прозвищем Лунь: крестьянин Лунь Иванов (1495 год), подьячий Лунь (1539 год). От них и пошли фамилии Лунев, Лунин, а также Луночкин — через уменьшительную форму Луночка.

Менее вероятно, но не исключено, что Луночка — прозвище от слова «лунка» (ямка, углубление, лунка для игры в шары или клюшкой). В таком случае предок мог получить прозвище по занятию: мастер, делающий лунки, или игрок. Однако связь с птицей Лунь выглядит убедительнее: уменьшительные формы на -очка в русской антропонимии типичны именно для прозвищ и имён (Ванечка — Ванечкин, Лунь — Луночка — Луночкин).

Географически фамилия Луночкины встречается в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской и Архангельской губерниях, где фамилии на -ин и прозвища от названий птиц были особенно часты. В переписных книгах XVII века можно найти крестьян и посадских людей с такой фамилией, но массовое распространение она получила позже, в XIX веке, при переходе от отчества к наследственной фамилии.

Таким образом, предок современных Луночкиных, скорее всего, носил прозвище Луночка — уменьшительное от Лунь. Он мог быть светловолосым, седоватым или быстрым, как птица. Фамилия — типичный образец русского народного именования, где за простой формой стоит живое прозвище, а не книжная астрономия.