Фамилия Витнова — женская форма, а её мужской вариант, Витнов, встречается заметно реже. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Витень, которое, в свою очередь, образовано от глагола «вить» (ср. вить верёвки, вить гнездо). Такие имена давали по занятию: предок мог быть мастером по плетению корзин, лаптей, канатов или заниматься витьём чего-либо. В старину прозвища на -ень (Витень, Крутень, Болтень) были распространены в северных и центральных говорах, откуда и пошла фамилия.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Витнов буквально означает «сын Витня». Однако, в отличие от фамилий на -ин, здесь основа оканчивается на твёрдый согласный, что и дало окончание -ов. Встречается и вариант Витнёв — с ударным окончанием, но он ещё реже. Географически фамилия тяготеет к Вологодской и Архангельской областям, где «витьё» (плетение) было одним из основных крестьянских промыслов.

Есть и менее вероятная версия: от имени Вит (сокращение от Виктор или Витольд) с наращением -н- (Витн-ов). Но тогда логичнее была бы форма Витов или Витин. Прозвищная версия с глаголом «вить» выглядит убедительнее, поскольку прямо указывает на ремесло, а не на личное имя. Сословно фамилия, скорее всего, крестьянская или мещанская — дворянских родов Витновых в российских родословных книгах не зафиксировано.