Фамилия Пестонов образована от прозвища или нецерковного имени Пестон. В основе лежит слово «пест» — деревянный стержень для толчения чего-либо в ступе. Пестоном могли назвать человека плотного, коренастого, похожего на этот предмет, либо того, кто изготавливал песты. В русских говорах «пестон» — не только уменьшительная форма от «пест», но и прозвище неуклюжего, неповоротливого человека.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель: Пестон → Пестонов, то есть «сын Пестона», «из рода Пестонов». Фамилия закрепилась в северных и центральных губерниях России, где слово «пест» было в обиходе. Встречается также вариант Пестоньев, но он гораздо реже.

Менее вероятна связь с греческим «пестон» (вид воинского строя) — эта версия не подтверждается ни географией, ни документальными источниками. Скорее всего, фамилия чисто русская, крестьянская или ремесленная, без дворянского корня.

Если сравнивать с родственными фамилиями — Пестов, Пестряков, Пестерев — Пестонов стоит особняком: у него нет суффикса -ов с оттенком притяжательности к отцу, а именно к прозвищу, что делает его более древним по типу образования.