Фамилия Протозонова — женская форма от Протозонов, и её разбор лучше всего начать с суффикса, который сразу указывает на способ образования. Суффикс -ов в русских фамилиях чаще всего означает принадлежность: «чей?» — «сын Протозона». Перед нами отчество, застывшее в фамилии, и его основа — редкое личное имя или прозвище Протозон.

Главная загадка — в корне. В русском языке нет слова «протозон» в бытовом значении. Самая вероятная версия: это греческое имя, попавшее через церковную среду. В греческом «протос» (πρῶτος) — «первый», а «зоо» (ζωή) — «жизнь». Буквально — «первая жизнь» или «первоживущий». Такое имя могли дать при крещении, возможно, как кальку с какого-то святого или как редкое монашеское имя. В православных святцах прямого аналога нет, но встречаются составные греческие имена с корнем «прото-» (Протасий, Протоген). Протозон могло быть их просторечной или искажённой формой.

Другая, менее правдоподобная гипотеза — связь с латинским «protectio» (защита), но фонетически это натяжка. Никаких следов такого заимствования в русских говорах нет. Также маловероятно, что это прозвище от профессии: «протозон» не встречается в документах о ремёслах или должностях.

Географически фамилия Протозонов встречается крайне редко. По данным открытых телефонных справочников и архивов ЗАГС, основное гнездо — Московская область и несколько городов Центральной России (Тверь, Ярославль). Это подтверждает версию о книжном, церковном происхождении: такие редкие греческие имена давали в среде духовенства или в старообрядческих общинах, где ценили архаичные имена. Носитель фамилии мог быть потомком священника или дьячка, получившего необычное имя при постриге или крещении.

Словообразовательно фамилия уникальна: она не имеет однокоренных «родственников» в массовых русских фамилиях. Нет ни Протозонских, ни Протозонцев, ни Протозонкиных — это изолированная ветвь. Поэтому её носителям стоит искать корни не в ремесле или прозвище, а в церковных книгах XVIII–XIX веков — скорее всего, предок был грамотным человеком, связанным с приходом.