Фамилия Сарапионов — один из тех случаев, когда церковное календарное имя превратилось в фамилию не напрямую, а через промежуточное прозвище или отчество. В основе лежит крестильное мужское имя Сарапион. В православных святцах оно встречается в честь нескольких святых, самый известный из которых — преподобный Сарапион Синдонит, египетский подвижник IV века. Имя греческого происхождения, от «сарапис» — возможно, связанное с именем эллинистического бога Сераписа, но в христианской традиции давно утратившее языческую окраску.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Сарапион добавлен суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей сын?» — Сарапионов). То есть Сарапионов — буквально «сын Сарапиона». Такая схема типична для русского простонародья и духовенства: от полной формы имени, а не от уменьшительной. В крестьянской среде имя Сарапион было редким, но встречалось. Чаще его давали в монашестве, поэтому среди носителей фамилии могли быть выходцы из семей, где кто-то из предков носил это имя в миру, или же потомки причетников и священников.

Интересная особенность: фамилия сохранила полную, «книжную» форму имени, без типичных народных сокращений вроде Сарапа или Сарыч. Это говорит о том, что её могли зафиксировать в документах при переписи населения или при записи в метрические книги непосредственно от отца, которого звали Сарапионом. В XIX веке фамилия встречалась преимущественно в центральных и южных губерниях России, но массового распространения не получила — она остаётся довольно редкой.

С точки зрения словообразования, фамилия Сарапионов стоит в одном ряду с такими же «календарными» фамилиями, как Амвросиев, Парфёнов, Иларионов. Но если Парфёнов и Иларионов встречаются часто, то Сарапионов — более редкий вариант, что делает её своеобразным маркером: предки носителя, скорее всего, были людьми грамотными, связанными с церковной средой, либо жили в местности, где это имя случайно закрепилось за целым родом.