Фамилия Осташонков образована по редкой, но показательной для русского севера модели. В её основе лежит не полное имя, а усечённая форма — Осташон. Это диалектный вариант имени Остафий, народной формы канонического имени Евстафий (в переводе с греческого — «устойчивый», «крепко стоящий»). Усечение первого слога (Ев- → О-) и замена окончания на -он типичны для северных и сибирских говоров: так из Евстафия получали Остафей, Осташ, Останя, Остах, а затем и Осташон.

Суффикс -онк(ов) выдает в фамилии уроженца территорий, где была распространена «онкающая» модель прозвищ — прежде всего, это бывшие новгородские земли, Вятка, Архангельская губерния. Суффикс -онк- в фамилиях означает «малый» или «сын»: Осташонок — буквально «маленький Осташ» или «сын Осташа». Со временем патронимическое окончание -ов закрепило фамилию в документах: Осташонков — «сын Осташонка».

Стоит отметить, что фамилия не имеет отношения к городу Осташков (Тверская область). Топоним Осташков происходит от прозвища Осташко (той же основы), но фамилия Осташонков образована от другой, уменьшительно-ласкательной формы того же имени. Встречается она в основном в Кировской области и Пермском крае — регионах, куда в XVII–XVIII веках переселялись выходцы с Русского Севера. Носители фамилии, скорее всего, происходят из среды черносошных (государственных) крестьян, а не дворянства: «онковские» фамилии редко встречаются у высших сословий.

Если сравнивать с однокоренными, то Осташонков стоит в одном ряду с Осташев, Осташин, Осташков, но отличается именно суффиксом, который сразу указывает на северное происхождение рода.