Фамилия Пупонова — это женская форма, образованная от мужской фамилии Пупонов. Сама же фамилия Пупонов происходит от прозвища или мирского имени Пупон. В русской ономастике слово «пупон» — это диалектный вариант слова «пупок», «пуп». В старину так могли называть младшего, позднего ребёнка в семье, «пуп земли» в шутливом смысле, или же человека с заметной особенностью — например, с пупочной грыжей. В некоторых говорах «пупон» означало и «центр», «середина», что могло закрепиться за тем, кто жил в центре села или считался главным в каком-то деле.

Модель образования фамилии типична для русского Севера и центральных областей: основа на твёрдый согласный (-н) плюс суффикс -ов. Это указывает на патронимический характер: Пупонов — это сын Пупа или Пупона. В отличие от фамилий с суффиксом -ин (Пупкин, Пупин), где основа оканчивалась на -а или -я, форма на -ов встречается реже, что делает Пупоновых несколько более редкими носителями того же корня.

По сословному составу фамилия Пупонова не была дворянской — её носители, скорее всего, происходили из крестьян или мещан. В переписных книгах XVII–XVIII веков встречаются записи о крестьянах с прозвищем Пупон в Вологодской и Архангельской губерниях. Там же, на Русском Севере, чаще всего фиксируется и фамилия Пупонов — в метрических книгах XIX века её можно найти в Шенкурском и Холмогорском уездах.

Интересная деталь: в отличие от более распространённой фамилии Пупков, где корень «пуп» (пупок) стал основой напрямую, Пупонов сохранил уменьшительно-ласкательный суффикс -он, что придаёт фамилии оттенок «младшего» или «маленького». Это сближает её с такими фамилиями, как Сысонов (от Сысой) или Миронов (от Мирон), хотя здесь основа не календарное имя, а прозвище. Таким образом, Пупонова — не про анатомию, а про семейное положение или характер: предок был «пупоном» — малышом, любимцем или центром чего-то.