Фамилия Люстарнова — редкий случай, когда основа, скорее всего, не славянская, а западноевропейская, адаптированная русским суффиксом. Женская форма Люстарнова указывает на мужской вариант Люстарнов, который образован по типичной модели притяжательных прилагательных: к основе Люстарн- добавили суффикс -ов (буквально «сын Люстарна»). Вопрос в том, что такое «Люстарн».

Самая вероятная версия — происхождение от немецкой или голландской фамилии Люстерн (Lüstern) или Люстар (Lustar). В немецком языке «Lust» означает «радость», «удовольствие», а суффикс -er часто указывает на профессию или характер. Прозвище «Люстер» могли дать веселому, жизнерадостному человеку или, наоборот, тому, кто ищет удовольствий. В России такие фамилии нередко «обрусевали»: немецкое окончание отбрасывали, а корень оформляли по-русски. Так Люстер превратился в Люстернова, а затем, под влиянием произношения, — в Люстарнова (замена «е» на «я» — типичная народная этимология, когда слово подгоняли под привычное звучание).

Вторая версия, менее распространенная, но правдоподобная для южных регионов — связь с тюркским или кавказским именем Люстар (например, от тюркского «люст» — «свет» или «сияние»). В таком случае фамилия могла возникнуть в среде крещёных татар или народов Кавказа, где имя Люстар давали мальчикам, а затем по отчеству образовали Люстарнов.

Третья, самая спорная версия — от названия населенного пункта. В Польше и Белоруссии есть местечко Люстар (Lustar), но документальных подтверждений массового выхода оттуда носителей фамилии нет. Если такой вариант и возможен, то скорее для дворянских родов, но фамилия Люстарнова не встречается в родословных книгах, что говорит о её крестьянском или мещанском происхождении.

Географически фамилия редкая, встречается точечно. Судя по архивным записям XIX века, основная масса Люстарновых жила в центральных губерниях России — Тверской, Ярославской, а также на Урале. Там фамилия могла закрепиться за потомками немецких мастеров или ссыльных поселенцев, которые работали на заводах.

Что касается социального статуса: носители фамилии Люстарновы в большинстве были государственными крестьянами или мещанами. Никаких выдающихся дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её «народное» происхождение. В советское время фамилия почти исчезла из-за малочисленности, но отдельные ветви сохранились в Сибири и на Дальнем Востоке.