Фамилия Маркаоян — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение напрямую связано с этнической миграцией. Перед нами фамилия армянского происхождения, образованная по типичной для армянского языка модели с суффиксом -ян (-янц), который означает принадлежность к роду, происхождение от предка. Дословно «Маркаоян» — «из рода Маркао» или «потомок Маркао».

Основа фамилии — Маркао — почти наверняка представляет собой армянскую фамилию или прозвище в форме родительного падежа, но с необычным для русского уха окончанием. Скорее всего, это не имя Марк в прямом значении (хотя имя Маркос в армянском быту встречается), а сложное прозвище. Вероятнее всего, Маркао — это диалектная или искажённая форма армянской фамилии Маркарян (от имени Маркар или Маркарьян). В таком случае основа восходит к древнеармянскому имени Маркар (Маркар), которое, в свою очередь, связывают с персидским «маркар» — «писарь, писец». То есть предок мог быть грамотным человеком, писарем или переписчиком книг.

В русском контексте фамилия Маркаоян — результат двойной адаптации. Сначала армянская фамилия Маркарян (или её диалектный вариант) могла быть записана как Маркао, а затем к ней добавили родовой суффикс -ян — получилось Маркаоян. Это не редкость: при переезде в другую среду армяне нередко «пересобирали» фамилию по живому армянскому образцу, чтобы она звучала «правильно» для носителя языка. Географически фамилия, скорее всего, происходит из районов исторической Западной Армении (ныне восток Турции) или из армянских общин Северного Кавказа и Закавказья, где такие формы фиксировались.

В отличие от фамилии Маркарян, которая встречается часто, Маркаоян — вариант штучный. Это говорит о том, что носители, вероятно, происходят из одной семьи, которая в XIX — начале XX века переселилась в Российскую империю, а фамилия закрепилась в документах именно в такой записи. В современной России фамилия остаётся очень редкой, её носители живут в основном в Краснодарском крае, Ростовской области и Москве.