Фамилия Одинуова — редкий случай в русском ономастиконе, и редкость эта не случайна. Если отбросить версию о возможном итальянском происхождении (где «nuova» значит «новая»), то перед нами, скорее всего, результат народной этимологии или диалектной записи. Наиболее вероятная основа — прозвище Одиной, которое могло закрепиться за единственным, одиноким человеком, не имевшим семьи или державшимся особняком. В говорах слово «одиной» иногда употребляли в значении «одинаковый», «такой же», но для прозвища вероятнее первое значение — «одинокий».

Фамилия образована с помощью суффикса -ов, самого распространённого в русской фамильной модели, указывающего на принадлежность («чей?» — сын Одиного). Однако финаль «-уова» вместо ожидаемого «-ова» наводит на мысль о южнорусском или украинском влиянии, где в произношении и записи фамилий нередко возникала протетическая гласная «у» (сравните: Кривоустов, Сухоруков). Возможно, исходная форма была Одинов, а в документах XIX века писарь записал её на слух как Одинуов, а затем в родительном падеже закрепилось окончание женского варианта — Одинуова.

Географически фамилия тяготеет к югу России и востоку Украины. Встречается она крайне редко, в основном в единичных записях метрических книг XIX — начала XX века. Это говорит о том, что род был немногочисленным и локальным. Предки носителя фамилии могли быть крестьянами или однодворцами — людьми, которые жили обособленно, возможно, на хуторе, и получили прозвище за свой образ жизни. В любом случае, в основе лежит не имя, а именно прозвищное или прилагательное, описывающее человека.