Фамилия Прямоносова ведет начало от личного прозвища Прямонос. Так в старину могли назвать человека с прямым, правильной формы носом. Подобные прозвища, метко подмечавшие особенности внешности, были широко распространены в Древней Руси: они помогали отличить одного человека от другого в условиях, когда основной массив имен был сравнительно невелик.

Прозвище Прямонос сложено из двух основ: прилагательного «прямой» и существительного «нос». Такая словообразовательная модель — «прилагательное + существительное» — характерна для многих русских некалендарных имен. Она же породила целый пласт фамилий, описывающих наружность предка: Кривонос, Долгонос, Курносов и другие. В этом ряду Прямоносов выделяется скорее положительной оценкой: прямой нос считался признаком красоты и статности, поэтому прозвище вряд ли несло насмешливый оттенок.

Фамилия Прямоносова оформлена по самой распространенной в русском языке модели: к основе прозвища добавили суффикс -ов, а затем родовое окончание -а. Такая форма указывает на принадлежность к роду: Прямоносова — значит «дочь (или жена) Прямоносова». Мужской вариант фамилии — Прямоносов. Подобное образование типично для центральных и северных регионов России, где фамилии на -ов/-ев доминировали уже в XVI–XVII веках.

Отдельного внимания заслуживает суффикс -ов в сочетании с основой на твердый согласный. В говорах русского Севера и Поволжья прозвища с конечным -ос часто переходили в фамилии именно через -ов, тогда как в южных и западных регионах предпочтение могли отдать форме на -ин. Поэтому фамилия Прямоносова несет в себе и легкий географический след: вероятнее всего, ее первые носители жили в зоне распространения северного или среднерусского говора.

В документах фамилия встречается редко, что неудивительно: прозвища, описывающие внешность, давали в основном крестьянскому и посадскому населению, которое долго не имело наследственных фамилий. Прямоносовы — не дворянский род и не купеческая династия, а потомки обычного человека, которого соседи запомнили по его прямой, аккуратной черте лица. Сегодня фамилия сохраняется в единичных семьях, и ее носительницы могут с уверенностью связывать свою родословную с прозвищной традицией Древней Руси.