Фамилия Протезов — редкий случай, когда прозвище образовано не от обычного бытового предмета, а от медицинского термина. В основе лежит слово «протез»: искусственный заменитель утраченной части тела. На первый взгляд кажется, что фамилия могла возникнуть в XX веке, когда протезирование стало массовым, но это не так. Слово «протез» известно в русском языке с XVIII века, а сама фамилия, скорее всего, появилась не раньше середины XIX столетия.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность. Протезов буквально значит «сын Протеза» или «из семьи Протеза». Прозвище Протез могли дать человеку, который сам пользовался протезом (например, деревянной ногой или рукой-крюком), либо тому, кто изготавливал такие приспособления. Второй вариант правдоподобнее: в дореволюционной России протезистов было мало, их труд ценился, и прозвище мастера легко переходило в фамилию.

Есть и альтернативное объяснение: в некоторых говорах «протезом» называли не только медицинский инструмент, но и неуклюжего, неловкого человека — как бы «сломанного», «нескладного». Но эта версия слабее: в диалектных словарях такое значение не зафиксировано, а фамилии от медицинских терминов (Докторов, Лекарев, Хирургов) в России встречаются — все они указывают на профессию, а не на физический недостаток.

Географически фамилия тяготеет к городам, где в XIX веке были госпитали или медицинские училища: Москва, Санкт-Петербург, Киев. В крестьянской среде она почти не встречалась — это скорее мещанская или купеческая фамилия. В современных справочниках Протезовых мало, и носители, как правило, живут в крупных городах.

По сословной принадлежности предки Протезовых могли быть цеховыми мастерами или вольнопрактикующими ремесленниками. В отличие от фамилий вроде Кузнецов или Мельников, эта не получила широкого распространения — слишком узкая специализация. Сейчас фамилия звучит необычно, но для XIX века в ней не было ничего странного: медицинские термины входили в обиход, и прозвище Протез воспринималось как указание на конкретное дело, а не как насмешка.