Фамилия Машнинов образована по редкой для русского ономастикона модели: к основе на -ин добавили суффикс -ов. Обычно фамилии на -инов возникали двумя путями: либо от прозвища или имени, оканчивающегося на -иня (например, Машиня → Машинин → Машининов — с наращением -ов), либо от притяжательного прилагательного, которое уже имело суффикс -ин, а затем к нему присоединили фамильный -ов. В случае Машнинов основа, скорее всего, звучала как Машня (уменьшительное от Матвей или Макар, реже — от женского имени Маша). Человек по прозвищу Машня мог быть сыном некоего Машни, отсюда «Машнин», а затем, при оформлении фамилии по «дворянскому» или «приказному» образцу, добавили -ов. Вторая версия, менее вероятная, — отчество Машнинов могло означать «сын Машнина», то есть внук Машни, но такая тройная ступень (дед → отец → внук) в русских фамилиях встречается редко и обычно связана с поздней фиксацией, когда родовая фамилия уже сложилась, а её записали с лишним суффиксом.

Корень «маш-» восходит к разговорным формам крестильных имён. Матвей (от древнееврейского Маттитьяху — «дар Яхве») дал уменьшительные Матюха, Матюша, а также Машня (через форму Маша, где «ш» появилось по аналогии с другими именами: Паша от Павел, Глаша от Глафира). Макар (греч. «блаженный, счастливый») тоже мог сократиться до Маши, Машни. Так что предок Машниновых — человек, которого в быту звали Машня или Машня, то есть Матвей или Макар. Фамилия не имеет отношения к слову «машина» — это более позднее заимствование, которое не участвовало в образовании русских родовых имён.

Географически фамилия редкая и разрозненная. По данным переписей и телефонных справочников, Машниновы встречаются в центральных областях России (Тверская, Ярославская, Московская), а также в Зауралье — вероятно, из-за переселений крестьян в XIX веке. Встречается вариант написания Машнинов (с двумя «н») и ошибочный Машининов (под влиянием слова «машина»), но исторически правильная форма — с одной «н» в корне и двумя в суффиксе: Машнинов.

Социальный состав носителей — в основном крестьянство и мещанство. Фамилия не дворянская (в родословных книгах не зафиксирована), но и не искусственная, семинарская — такие обычно заканчивались на -ский или -цкий. Машнинов — типичная «уличная» фамилия, которая закрепилась за родом в XVI–XVII веках, когда крестьянам и посадским людям начали давать фамилии по отцу или прозвищу. Единственная деталь, которая выделяет её из ряда подобных, — нестандартный суффикс: если бы фамилия образовалась по простой схеме, она звучала бы как Машнин или Машнев. Наличие двойного суффикса указывает на то, что предок, вероятно, был не первым в роду, кто носил прозвище, — фамилию дали «внуку Машни», то есть человеку, чей отец уже звался Машней.