Фамилия Вагонова образована от прозвища Вагон. Его происхождение не связано с железнодорожным транспортом: слово «вагон» в современном значении вошло в русский язык только в XVIII–XIX веках, когда фамилии уже давно сложились. Основа здесь — более древнее слово «ваган».

В говорах русского Севера и Поволжья «ваган» означало «корыто, деревянная миска, широкое плоское блюдо». Человек, получивший прозвище Вагон, скорее всего, был мастером, который вырезал такую посуду из дерева. Вторая версия отсылает к ярославскому значению «вахлак, простой крестьянин, мужик», но она менее убедительна: прозвище со значением «мужик» вряд ли могло выделить человека среди таких же крестьян и закрепиться за ним как отличительный признак.

Формант -ов указывает на стандартную русскую модель образования фамилий: сначала прозвище Вагон, затем отчество Вагонов («чей?» — сын Вагона), которое со временем закрепилось как фамилия. Фамилия Вагонова — женская форма; её носительница — потомок человека по прозвищу Вагон.

Фамилия редкая и географически привязана к северным и центральным областям России, где слово «ваган» бытовало в речи. Встречается она и в форме Ваганов: оба варианта восходят к одному корню, но разошлись в написании из-за особенностей местного произношения (аканье или яканье). Таким образом, фамилия Вагонова хранит память о ремесле или бытовой реалии, а не о транспорте.