Фамилия Портонова — женская форма, мужской вариант — Портонов. С первого взгляда кажется, что в основе лежит что-то иностранное, возможно, итальянское или французское (порт, порто — «гавань»). Но русская ономастика редко заимствует такие прозвища напрямую. Гораздо вероятнее, что корень — местный, бытовой.

Слово «портон» в русских говорах, особенно южных и западных, означало простую холщовую или посконную рубаху, рабочую одежду, иногда — мешок для зерна. Человек, которого прозвали Портон или Портонов, мог быть портным, шившим такую одежду, либо крестьянином, носившим её постоянно, — прозвище по характерной детали внешнего вида. Суффикс -ов типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ или мирских имён.

Вторая, менее популярная версия связывает фамилию с профессией портового рабочего или лоцмана. Но для этого нужно, чтобы предок жил в крупном портовом городе (Одесса, Архангельск, Астрахань) и получил прозвище по месту службы. Однако в таком случае фамилия скорее звучала бы как Портов или Портовский. Форма Портонов с ударением на второй слог (Портóнов) указывает именно на «портон» как предмет одежды, а не на «порт» как гавань. Ударение на первый слог (Пóртонов) встречается реже и могло возникнуть под влиянием фамилий на -ов от слов с ударным первым слогом.

Фамилия редкая, не дворянская. Встречается преимущественно в центральных и южных областях России, а также в среде русского старообрядчества (где сохранялись архаичные названия одежды). В дореволюционных переписях носители Портоновы числились в основном крестьянами и мещанами, изредка — купцами. По сравнению с однокоренными «портновскими» фамилиями (Портнов, Портной) Портонов — более узкая, конкретная: она закрепилась за конкретным прозвищем, а не за профессией в целом.