Фамилия Лунова — женская форма, а её мужской вариант Луннов встречается реже, хотя оба происходят от одного корня. Вопреки первому впечатлению, связь с небесным светилом здесь, скорее всего, вторична. Основная версия ведёт к древнерусскому нецерковному имени Луна. Такие имена давали в дохристианской и раннехристианской Руси по разным причинам: по внешности (круглолицый, светлый), по времени рождения (в полнолуние) или как оберег. Имя Луна фиксируется в исторических документах, например, в новгородских берестяных грамотах.

Словообразовательная модель проста: к основе Луна добавился притяжательный суффикс -ов, означающий «сын Луны» или «принадлежащий Луне». Получилось Луннов, а в разговорной речи, где двойные согласные часто редуцировались, — Луннов и Лунова. В некоторых говорах, особенно на севере и в Сибири, фамилия могла закрепиться в форме с одним «н» — Лунова, Лунова. Так что Лунова — это не столько «относящаяся к луне», сколько «дочь или жена человека по прозвищу Луна».

Стоит упомянуть и ремесленную версию, хотя она менее вероятна. В диалектах слово «лунь» означало выцветшую, белёсую вещь, а «лунить» — выцветать. Прозвище Лунь давали бледному, седому человеку. От Лунь фамилия образовалась бы как Лунёв, но под влиянием акающего произношения (Лунёв → Лунов) и последующей унификации суффикса могла возникнуть фамилия Лунова. Однако «луна» как имя-оберег — более распространённая и прозрачная основа.

Географически фамилия Лунова тяготеет к центральным и северным областям России: Архангельская, Вологодская, Костромская области, а также встречается на Урале. Встречаются и носители с украинскими корнями, где «лун» — это также отголосок (эхо), но эта версия для фамилии Лунова — экзотика.

В итоге, если вы носите фамилию Лунова, ваш предок, скорее всего, носил имя или прозвище Луна — не в астрономическом, а в бытовом, обережном смысле. Это не редкий, но и не массовый случай, фамилия сохранила архаичную основу, уходящую в толщу народной антропонимии.