Фамилия Муксунов образована от прозвища или нецерковного имени Муксу́н. В основе лежит название рыбы сиговых пород — муксун, которая водится в сибирских реках — Оби, Енисее, Лене и их притоках. Такое прозвище могли дать либо рыболову, промышлявшему муксуном, либо человеку с некоторыми особенностями внешности или поведения, которые напоминали эту рыбу (например, за худобу, молчаливость или скользкий, уклончивый характер). В народной среде прозвища по названиям рыб встречались часто: Ерш, Окунь, Щука, Карась, Сом — и фамилии от них широко распространены.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединился к основе Муксу́н, и получилось Муксу́нов — «сын Муксуна». Ударение в фамилии устойчиво падает на последний слог: Муксуно́в, хотя в исходном названии рыбы ударение на первом слоге: му́ксун. Такая перестановка ударения нередка при переходе имени в фамилию.

Фамилия Муксунов — редкая и территориально привязанная. Основной ареал её бытования — Сибирь, особенно Тюменская область, Ямало-Ненецкий и Ханты-Мансийский автономные округа, а также Красноярский край. Это логично: муксун — промысловая рыба именно этих мест, и прозвище могло возникнуть там, где ловля муксуна была привычным занятием.

В ономастических словарях фамилия Муксунов не фигурирует как широко известная, что подтверждает её локальный характер. Встречаются варианты написания с одной буквой «с» — Мукунов, но это может быть и самостоятельная фамилия от другого корня. Сама фамилия Муксунов не дворянская и не купеческая — она из крестьянской или промысловой среды, где прозвища по занятиям и окружающей природе были нормой.