Фамилия Арзамаллев — редкий случай, когда топонимическая основа сочетается с нетипичным для русской ономастики суффиксом. Чаще всего фамилии, образованные от названия города Арзамас, выглядят как Арзамасов или Арзамасский. Вариант Арзамаллев указывает на другую словообразовательную модель: здесь работает суффикс -ев, но в основе лежит не сам топоним, а прозвище Арзамаллец — «житель или выходец из Арзамаса».

Ключевая особенность — двойное «л» в корне. В русских фамилиях от названий городов удвоение согласных почти не встречается. Оно могло возникнуть под влиянием местного говора: в некоторых диалектах звук «с» перед суффиксом -ец переходил в «л» (явление, известное как диспалатализация). Либо это результат поздней канцелярской ошибки при записи фамилии в документах — писарь мог механически удвоить букву, ориентируясь на редкое для русского уха сочетание.

Само прозвище Арзамаллец говорит о том, что предок носителя фамилии переселился из Арзамаса в другую местность. В XVI–XVII веках Арзамас был важным сторожевым пунктом на юго-восточных рубежах Московского государства, оттуда выходили служилые люди, стрельцы и казаки, которых затем направляли на новые засечные черты. Поэтому Арзамаллевы могли быть потомками тех, кто покинул город по службе или в ходе освоения Поволжья.

С точки зрения грамматики фамилия склоняется как типичная русская фамилия на -ев: Арзамаллев, Арзамаллева, Арзамаллеву. Встречаемость её крайне низкая — в современных телефонных справочниках и базах данных она фиксируется буквально единичными случаями, преимущественно в Нижегородской области и соседних регионах. Это подтверждает её локальное происхождение: она почти не вышла за пределы территории, где топоним Арзамас был хорошо знаком.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Арзамаллев стоит особняком. Арзамасцев — самая распространённая форма, она прозрачна по смыслу. Арзамасский — фамилия дворянского или семинарского происхождения, указывающая на принадлежность к городу. Арзамаллев же — вариант простонародный, возникший в крестьянской или посадской среде, где прозвища часто искажались под влиянием живой речи.