Фамилия Цитронова — редкий случай в русском ономастиконе, где за основу взято не имя, не профессия и не внешний признак, а, скорее всего, западноевропейское слово, связанное с фруктом. В отличие от «яблочных» или «вишнёвых» фамилий (Яблочков, Вишневский), «цитрон» указывает на конкретный плод — цитрон, один из предков современных лимонов, или на сам лимон (в некоторых диалектах и языках слово «цитрон» означало именно лимон). Вероятнее всего, прозвище Цитрон дали человеку, который либо торговал цитрусовыми (редкая и дорогая в старину диковинка), либо имел какое-то отношение к их выращиванию или перевозке. Вторая, менее очевидная версия: прозвище могли дать за цвет кожи или характер — «кислый», жёлтый, или, наоборот, за любовь к этому фрукту.

Суффикс -ов- в фамилии Цитронова указывает на стандартную русскую модель образования от прозвища или имени на твёрдый согласный: «чей?» — Цитронов, то есть сын (или потомок) Цитрона. Окончание -а — типичный показатель женского рода, поэтому в мужском варианте фамилия звучит как Цитронов. Такая форма характерна для центральных и южных регионов России, где притяжательные фамилии на -ов были особенно распространены среди крестьян и мещан. А вот география фамилии узкая: она встречается в основном в южных областях России (Краснодарский край, Ростовская область) и на Украине, что косвенно подтверждает связь с регионами, где цитрусовые были известны и доступны (через черноморские порты).

Интересно, что фамилия не получила широкого распространения, в отличие от однокоренных Цитрон или Цитрин. Причина — в редкости самого слова в бытовом русском языке XIX века. Лимон называли «лимоном», а «цитрон» оставался книжным или диалектным вариантом. Поэтому Цитроновы — это, скорее всего, потомки одного или нескольких родов, получивших прозвище в среде, где торговали заморскими товарами, или в среде выходцев из южных губерний. В словарях фамилия не фиксируется как дворянская или старинная, что указывает на её позднее, «простонародное» происхождение — не раньше XVIII века.