Фамилия Сугаюнов — редкий пример, где основа почти наверняка не русская, а тюркская, а суффикс — типично русский, присоединённый уже на русской почве. Модель образования проста: тюркское имя или прозвище Сугай (или Сугаюн) плюс фамильный суффикс -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — Сугаюнов, то есть потомок Сугая).

Самая вероятная версия связывает основу с тюркским словом «су» — вода. В тюркских языках «сугай», «сугой» или «сугаюн» могло означать «водяной», «живущий у воды», «водопой», а в переносном смысле — прозвище человека, который жил на берегу реки, занимался рыболовством или перевозкой по воде. В башкирском и татарском языках есть имя Сугай, которое могло даваться ребёнку, родившемуся в дождливую погоду или у реки. В казахском языке «сугаюн» — редкое личное имя, буквально «водный поток».

Менее распространённая, но возможная версия — от арабского имени Сугайб (уменьшительная форма от Сагиб, «господин»), которое через тюркское посредничество могло трансформироваться в Сугай. Но фонетический переход «б» в «н» на конце нехарактерен, поэтому эта гипотеза слабее.

Географически фамилия встречается в основном в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане — регионах, где веками жили башкиры, татары и казахи, а затем, после вхождения в состав России, их имена и прозвища оформлялись по русской модели с суффиксом -ов. В метрических книгах XIX века Сугаюновы фиксировались как государственные крестьяне или тептяри (сословная группа в Приуралье).

Интересно, что в фамилии сохранился необычный формант «-юн», который в тюркских языках может быть уменьшительным или ласкательным суффиксом. То есть Сугаюн — это не просто «водяной», а скорее «водяночка», «маленький водный». Такая форма почти не встречается в других русских фамилиях тюркского происхождения, что делает Сугаюновых уникальным носителем этого корня.