Фамилия Мордунов образована от личного имени Мордун. Это, в свою очередь, уменьшительная форма одного из двух довольно распространённых в старину имён: Мардарий (греческое, означает «смертный») или Мордехай (библейское, еврейского происхождения). В русской народной среде оба имени часто сливались в произношении и давали одинаковые производные — Мордка, Мордун, Мордаш. Поэтому фамилия не обязательно указывает на еврейские корни носителя: Мордуновы могли быть и русскими крестьянами, в чьих семьях использовали просторечную форму крестильного имени Мардарий.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Мордунов — сын Мордуна. Такие фамилии в центральной России и Поволжье закрепились в основном к XVII–XVIII векам. Интересная деталь: в некоторых говорах слово «мордун» имело и самостоятельное нарицательное значение — так могли прозвать человека с крупными чертами лица или, реже, мастера по изготовлению морд (рыболовных снастей-верш). Но в случае с фамилией первичным, скорее всего, было именно имя, а не прозвище.

Встречается фамилия неравномерно. По данным переписей, заметное число Мордуновых живёт в Воронежской и Тамбовской областях, а также на Урале. Это совпадает с зонами расселения потомков служилых людей и однодворцев, которые нередко носили «простые» патронимы без дворянского оттенка. В дворянских родословных книгах фамилия не зафиксирована — это однозначно крестьянская или мещанская фамилия, что типично для имён на -ун.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду таких же «редуцированных» форм, как Морданов, Мордкин, Марданов. Но Мордунов выделяется суффиксом -ун, который в русских фамилиях встречается реже, чем -к- или -ш-. Этот суффикс придавал имени оттенок бытовой ласки или, наоборот, пренебрежения — в зависимости от контекста. В ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна) такие формы описываются как характерные для неофициального именования в среде простого народа.