Фамилия Марсунов звучит необычно, и её происхождение не лежит на поверхности. Первое, что приходит в голову, — связь с планетой Марс, но это ложный след. В русской ономастике фамилии на -ов, образованные от названий небесных тел, встречаются крайне редко и, как правило, являются поздними семинарскими (искусственными). Марсунов к таким не относится.

Скорее всего, в основе фамилии лежит прозвище или мирское имя Марсун. В русских говорах слово «марсун» имело вполне земное значение. В архангельских и поморских диалектах так называли моржа. Прозвище могли дать человеку крупному, грузному, с усами, или же промышленнику, добывавшему морского зверя. В некоторых областях «марсуном» называли капризного, брюзгливого человека — от глагола «марсеть» (хмуриться, дуться). Таким образом, фамилия Марсунов могла означать «сын Марсуна», то есть потомок человека, носившего это прозвище.

Суффикс -ов указывает на стандартную русскую патронимическую модель. Фамилия закрепилась в центральных и северных губерниях, но не стала массовой. Встречается она редко, и это делает её ценной для генеалогического поиска: чем реже фамилия, тем легче проследить родственные связи по документам.

В словарях фамилия не зафиксирована у известных дворянских родов. Скорее всего, Марсуновы — это потомки крестьян или посадских людей, получивших фамилию по прозвищу предка. Второй возможный, но менее вероятный вариант — происхождение от тюркского имени Марс (с арабского «мужественный») с добавлением русского суффикса -ун, что давало бы значение «сын Марса». Однако диалектная версия с моржом выглядит убедительнее, поскольку объясняет редкую форму слова.