Фамилия Сигнатов — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а, скорее всего, иноязычное прозвище, переосмысленное на русской почве. Самое правдоподобное объяснение связывает её с тюркским корнем «сигнат» или «сыгнат» — в ряде тюркских языков это слово означает «крик», «зов», «сигнал». В диалектах могло быть прозвищем крикливого, громкоголосого человека или, наоборот, того, кто подавал условные знаки, например, в степи или на охоте.

Модель образования проста: к основе «Сигнат» добавили типичный русский патронимический суффикс -ов, превратив прозвище в фамилию, отвечающую на вопрос «чей?» — «сын Сигната». Менее вероятна, но возможна версия, что «Сигнат» — это народная форма редкого канонического имени, например, Сигниан или Сигисмунд, но в русской традиции такие формы не зафиксированы. Также не стоит путать фамилию с латинским «signatus» (отмеченный, знатный) — это случайное созвучие, не имеющее отношения к русской ономастике.

Фамилия географически привязана к регионам, где исторически было сильное тюркское влияние: Поволжье, Приуралье, южные степи. Встречается она редко, что косвенно подтверждает её прозвищное, а не массовое происхождение. В дореволюционных списках Сигнатовы могли записываться как крестьяне или мещане, но из-за малочисленности фамилии сословную картину восстановить сложно. Интересно, что в некоторых говорах слово «сигнат» могло означать ещё и «быстрый, проворный» — если это так, то прозвище могло относиться к человеку с резкими, отрывистыми движениями или речью.

Родственными по корню можно считать фамилии Сигнаев, Сигнатуллин (с татарским суффиксом), а также более поздние искусственные фамилии вроде Сигналова, образованные от того же корня, но уже в литературной традиции. Таким образом, Сигнатов — это фамилия-загадка, где за русским окончанием скрывается тюркское прозвище, а за ним — живая черта характера или занятия далёкого предка.