Фамилия Тамонова — женская форма фамилии Тамонов, и её происхождение напрямую связано с мужским вариантом. В основе, скорее всего, лежит прозвище или неканоническое имя Тамон. Что оно означало — сразу несколько версий, и ни одна из них не очевидна.

Самая простая гипотеза — связь с диалектным словом «тамон» или «тамонь», которое в некоторых говорах (например, рязанских, владимирских) означало «там, в том месте». Прозвище Тамон могли дать пришлому человеку, переселенцу из другой местности: «он там, не здешний». Такие «географические» прозвища по принципу «откуда родом» типичны для русских фамилий. В этом случае фамилия Тамонов — типичная русская патронимическая модель на -ов, то есть «сын Тамона».

Вторая версия — от тюркского имени или прозвища. В татарском и башкирском языках есть слово «таман» — «конец, край», а также «тамга» — «знак, метка, печать». Имя Таман или Тамон могло быть уменьшительной формой от более длинных тюркских имен, связанных со знаком рода или границей. Фамилии с основой «Там-» встречаются у поволжских татар, башкир, а также в среде казаков, где тюркские заимствования были обычны.

Менее вероятна, но возможна связь с греческим именем Тамон (от «тамео» — «хранить, беречь»). В этом случае фамилия могла принадлежать потомкам греческих переселенцев или священнослужителей, но для русской фамильной системы это нетипично.

Суффикс -ов указывает на принадлежность к роду: Тамонова — «дочь или жена Тамона». Фамилия довольно редкая, распространена в основном в центральных областях России и в Поволжье. Встречается также в запорожских и донских казачьих списках, что косвенно подтверждает «пришлую» или тюркскую версию: казачья среда активно вбирала прозвища по происхождению.