Фамилия Арзамаллев — редкий случай, когда топонимическая основа сочетается с нетипичным для русской ономастики суффиксом. Вместо привычных Арзамасов или Арзамасский, образованных напрямую от названия города Арзамас, здесь работает другая модель: в основе лежит не сам топоним, а прозвище Арзамаллец — «житель или выходец из Арзамаса». Суффикс -ев, присоединённый к этому прозвищу, и дал современную форму.

Ключевая особенность — двойное «л» в корне. В русских фамилиях от названий городов удвоение согласных почти не встречается. Появление двойного «л» объясняют по-разному. Первая версия — влияние местного говора: в некоторых диалектах звук «с» перед суффиксом -ец переходил в «л» (явление диспалатализации). Вторая — поздняя канцелярская ошибка: писарь мог механически удвоить букву, ориентируясь на редкое для русского уха сочетание. Обе версии правдоподобны, но первая опирается на реальные диалектные процессы, а вторая — на случайность.

Само прозвище Арзамаллец указывает на переселение предка 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 направляли на новые засечные черты. Поэтому первые носители фамилии могли быть потомками тех, кто покинул город по службе или в ходе освоения Поволжья. Социальный контекст подтверждается и сравнением с однокоренными фамилиями: Арзамасцев — самая распространённая форма, Арзамасский — фамилия дворянского или семинарского происхождения, а Арзамаллев — вариант простонародный, возникший в крестьянской или посадской среде, где прозвища часто искажались под влиянием живой речи.

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