Фамилия Сысонов — классический пример русского отчества, образованного от канонического имени. В основе лежит крестильное имя Сысой, которое в православных святцах восходит к греческому Сисой (Σισώης) — имени египетского пустынника, почитаемого как преподобного. В русском обиходе имя Сысой было довольно популярно в XV–XVII веках, в первую очередь в крестьянской и посадской среде, где оно легко прижилось благодаря простому и звучному произношению.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: к основе имени Сыс- добавляется суффикс -онов, характерный для образования фамилий от имён с окончанием на -ой, -ей или -ай. В отличие от фамилий на -ов (от имён на твёрдый согласный) или -ин (от имён на -а/-я), суффикс -онов встречается реже и указывает на то, что исходное имя имело беглый гласный в корне. То есть Сысонов буквально означает «сын Сысоя», где Сысой — полная форма имени, а не уменьшительная. Это отличает фамилию от, скажем, Сысоев — варианта, который мог возникнуть от той же основы, но через другую морфологическую схему.

Географически фамилия Сысонов преимущественно встречается в центральных и северных регионах России: в Вологодской, Архангельской, Костромской и Ярославской областях. В этих местах имя Сысой фиксируется в писцовых книгах XVI–XVII веков, где упоминаются крестьяне и мелкие служилые люди. Встречается и редкий вариант написания — Сыссонов, с удвоенной «с», что связано с народным произношением имени через твёрдый звук.

Спорных версий происхождения у фамилии практически нет. Единственная альтернативная гипотеза — связь с прозвищем Сысой, которое в некоторых говорах давали человеку сварливому или ворчливому (от диалектного «сысой» — брюзга). Но это скорее вторичное переосмысление, а не исходный источник: фамилия образована от имени, а прозвище могло лишь закрепиться за носителем уже после её появления. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» Сысонов прямо отнесён к отчествам от полных форм крестильных имён, без указания на прозвищную основу.

Таким образом, предки носителей фамилии Сысонов — это люди, чей отец или дед носил имя Сысой. Чаще всего это крестьяне, реже — священнослужители (имя Сысой встречалось среди сельских дьячков). Сословной исключительности фамилия не имела: она не принадлежала ни к дворянским, ни к купеческим родам, а оставалась в народной толще, что подтверждается её распространением в глухих уездах.