Фамилия Бахмурова — редкий пример, где за основой стоит не профессия и не географическое название, а самочувствие человека или народное поверье. В её центре — прозвище или охранительное имя Бахмур, которое в старых русских говорах означало «дурнота, головокружение, тошнота». Слово «бахмур» (или «бахмура») фиксируется в диалектной лексике как состояние слабости и дурноты, близкое к современному «недомогание».

Отсюда расходятся две версии. Первая, самая прямая: прозвище Бахмур давали человеку, который часто хворал, жаловался на головокружение или имел болезненный вид. Вторая, более глубокая и неочевидная: Бахмур — это охранительное имя, сознательно данное ребёнку «от противного». В языческой традиции родители называли сына Бахмуром, чтобы обмануть злых духов: мол, ждали слабого и больного, а вырос здоровый и крепкий. Такой приём — называть ребёнка именем с отрицательным значением — был распространён у славян, и фамилия Бахмурова могла сохранить именно этот древний обережный смысл.

Суффикс -ов- типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на твёрдый согласный. Форма Бахмурова — женский вариант; мужская — Бахмуров. Фамилия встречается преимущественно в центральных и южных областях России, но её носителей немного, что говорит о локальном бытовании исходного прозвища. Однокоренных фамилий почти нет: «Бахмуров» стоит особняком, не смешиваясь с более частыми «Бахметьевыми» или «Бахтиными».

В ономастических справочниках, например в работе Б. Унбегауна, фамилии на -ов от прозвищ, связанных с физическим состоянием, выделяются в отдельную группу, и Бахмурова — характерный, хотя и нечастый, представитель этой группы. Никакой связи с городом Бахмут (ныне Артёмовск) здесь нет: основа «бахмур» имеет собственное диалектное значение, не пересекающееся с топонимикой.