Фамилия Мордосов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано не с внешностью, а с характером или поведением. Разберём её по составу: корень «морд-» и суффикс «-ос-» с окончанием «-ов». Модель образования типична для русских фамилий: суффикс «-ов» указывает на принадлежность («чей?»), то есть Мордосов — сын или потомок человека по прозвищу Мордос.

Само прозвище Мордос образовано от слова «морда» с помощью суффикса «-ос». В русских говорах суффикс «-ос» придаёт слову оттенок насмешки, пренебрежения или шутки (сравните: «губошлёп», «лоботряс»). Прямого значения «мордастый» здесь нет — скорее, это характеристика человека, который много «мордит», то есть сердится, кривляется, строит рожи, или, напротив, того, кто сам часто получает по морде. В любом случае, прозвище не описывало внешность, а давало оценку поведению — драчливому, вздорному или, наоборот, шутовскому.

География фамилии узкая. Основной массив носителей Мордосовых исторически зафиксирован в северных и центральных регионах России — в Вологодской, Архангельской, Костромской губерниях. Там слово «морда» в диалектах могло означать не только лицо, но и рыбацкую снасть (морду — вершу), но для прозвища это значение маловероятно: называть человека «рыболовной снастью» странно. Версия с «мордой-лицом» и производным глаголом «мордовать» (мучить, обижать) выглядит убедительнее.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает уточнить картину. Мордовин, Мордашов, Мордюков — все они образованы от разных вариантов того же корня, но Мордосов выделяется редким суффиксом «-ос». В ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна) такая модель упоминается как одна из малопродуктивных в русской фамильной системе, что делает фамилию ещё более локальной и специфической.

Сословной принадлежности предков Мордосовых точно установить не удаётся — фамилия встречается и среди крестьян, и среди мещан, но дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» или «Общем гербовнике» нет. Скорее всего, это крестьянская или посадская фамилия, возникшая в среде, где прозвища давали метко и без обиняков.