Фамилия Острянинова — женская форма, а её мужской вариант Острянинов. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Острян, которое, в свою очередь, восходит к прилагательному «острый». В русских говорах это слово имело широкий спектр значений: не только «с острым лезвием», но и «проницательный, бойкий, находчивый», а также «дерзкий на язык, язвительный». Прозвище Острян могли дать человеку с острым умом и меткой речью, а в некоторых диалектах — тому, кто был скор на расправу или отличался резкостью в поступках.

Модель образования фамилии — типичная для северных и центральных русских земель: суффикс -ин присоединялся к основам, оканчивающимся на -а, -я. Острян → Острянин → Острянинов. Двойной суффикс (-ин-ов) встречается реже одинарного и указывает на то, что фамилия могла закрепиться в форме притяжательного прилагательного от отчества: «чей сын?» — Острянинов, то есть сын Острянина. В некоторых говорах форма Острянин могла быть самостоятельным прозвищем, а не отчеством.

Стоит обратить внимание на возможную связь с фамилией Остряков, Острягин или Остриков — все они образованы от одного корня, но разными суффиксами. Острянинова — более редкий вариант, нечастый даже в исторических переписях. Встречается она преимущественно в Поволжье и на юге России, что может говорить о миграции носителей из центральных областей в XVII–XVIII веках.

Версия о происхождении от украинского прозвища Остряница (в честь гетмана Якова Остряницы) маловероятна: суффикс -инов нехарактерен для украинской ономастики, а форма Острянинова явно великорусская по словообразованию. Поэтому основная гипотеза — прозвище Острян, данное за характер, и фамилия, сложившаяся не позднее XVI–XVII веков.