Фамилия Желюнов — один из тех случаев, когда за привычным русским окончанием -ов стоит неочевидная основа. Вопреки первому впечатлению, корень здесь не «желудок» и не «железо». Филологи возводят фамилию к древнерусскому нецерковному имени Желюн, которое, в свою очередь, образовано от глагола «жалить» — жалить, колоть. В старину так могли прозвать человека с колким языком, язвительного спорщика или, напротив, того, кто работал с колющими орудиями — например, бортника (добывавшего мед с помощью железного «жала») или портного.

Суффикс -ун в основе (Жел-юн) типичен для прозвищ, характеризующих человека по действию: бегун, ворчун, говорун. Со временем имя Желюн превратилось в фамилию Желюнов — «сын Желюна». Интересна географическая привязка: фамилия встречается почти исключительно в центральных и северных областях России, особенно в старожильческих районах Вологодчины и Архангельской губернии. Это наводит на мысль, что предки Желюновых были не дворянами, а крестьянами или посадскими людьми — в среде высших сословий фамилии на -ов чаще образовывали от полных крестильных имен.

С точки зрения словообразования, форма Желюнов — вторичная по отношению к более редкой Желюнин (суффикс -ин указывает на прямое родство с матерью или женой). Словарь Б. Унбегауна относит подобные фамилии к группе «прозвищных», то есть образованных от личных характеристик, а не от профессии. Менее вероятна, но допустима версия о связи с диалектным «желюн» — так в некоторых говорах называли ненасытного, жадного человека (от «жалеть» в смысле «скупиться»). Однако первая гипотеза — о колком, остром на язык предке — считается основной и подтверждается тем, что в писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются крестьяне с именем Желюн, а не с фамилией.

Сегодня фамилия остаётся малочисленной. Её носители, как правило, не знают о связи с древним прозвищем, но сама форма — с характерным русским суффиксом и редкой основой — выдаёт в ней потомка того самого «жалящего» человека, который жил несколько столетий назад.