Фамилия Семионнов — редкий случай, когда двойное «н» в суффиксе сбивает с толку. На первый взгляд кажется, что перед нами типичная русская фамилия на -ов, образованная от имени Семион (церковная форма Симеон, в народном произношении Семён). Но при таком раскладе суффикс был бы один: Семионов. Двойное «н» — это либо поздняя канцелярская ошибка при записи, либо указание на то, что фамилия образована не напрямую от имени, а от прозвища Семионный. Такое прозвище могло означать «тот, кто связан с Семионом» — например, крепостной или работник человека по имени Семион, или же человек, родившийся или крещённый в день святого Симеона.

Основа фамилии восходит к каноническому имени Симеон, которое в русской бытовой среде давало множество форм: Семён, Семион, Симон. Само имя древнееврейского происхождения, означает «услышанный Богом». В дореволюционной России имя было одним из самых распространённых, поэтому фамилии от него встречаются повсеместно: Семёнов, Семионов, Семионкин. Семионнов стоит особняком — его носителей по переписям XIX века крайне мало, в основном на севере и в центральных губерниях, где двойное «н» иногда фиксировали в фамилиях от имён на -ий (как в фамилии Иваннов, хотя норма — Иванов).

Версия о том, что фамилия могла быть образована от прозвища Семионный, подкрепляется словообразовательной моделью: суффикс -н- + -ов даёт значение «принадлежащий тому, кого называли Семионный». Такие прозвища в русских говорах давали по отцу или по хозяину, реже — по календарному празднику. Двойное «н» в этом случае не ошибка, а закономерное стечение суффиксов.

Таким образом, предки носителей фамилии Семионнов с высокой вероятностью были либо крестьянами, приписанными к двору или общине человека по имени Семион, либо людьми, получившими прозвище по имени святого. Современное написание с двумя «н» закрепилось в документах, но не меняет сути: фамилия остаётся в гнезде Семёновых, хоть и с редкой орфографической особенностью.