Фамилия Балмусова — женская форма, а её мужской вариант — Балмусов. Словообразовательная модель здесь классическая: суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын или потомок Балмуса). Основа фамилии — прозвище или некалендарное личное имя Балмус, которое и нужно разобрать.

Самая вероятная версия происхождения связана с тюркскими языками, что типично для южных и восточных регионов России. Корень «бал» в тюркских наречиях означает «мёд», «сладкий», а также часто входит в состав имён и прозвищ со значением «богатство», «изобилие» (например, Балта, Балташ). Вторая часть — «мус» — может быть искажённым или усечённым вариантом имени Муса (библейский Моисей) или тюркского слова «мус» (рог, бивень, а также «лед» в некоторых диалектах). Таким образом, имя Балмус могло означать «сладкий, как мёд» (ласкательное прозвище) или «богатый, как Муса» (человек, которого сравнили с пророком). Встречается и более прозаичная версия: от тюркского «балмус» — вид растения, возможно, лебеды или конского щавеля, который использовали в голодные годы. Прозвище Балмус могли дать человеку, который заготавливал или продавал эту траву.

В русском языке фамилия закрепилась в результате ассимиляции тюркских имён. Носители фамилии Балмусовы исторически могли быть крестьянами или служилыми людьми (казаками) из регионов, где сильно татарское, башкирское или ногайское влияние — например, в Поволжье, на Урале или в Оренбуржье. Фамилия редкая, что говорит о её локальном бытовании, возможно, в пределах одного села или рода.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Балтаев, Балмасов, Балмуханов) показывает, что основа «бал-» встречается часто, а вот вторая часть «-мус» — редкость. Это делает фамилию Балмусова ценной для ономастики: она сохранила форму, которая в современном тюркском наречии могла уже исчезнуть или измениться. В дореволюционных метрических книгах написание могло колебаться: Балмусов, Болмусов, Балмузов (с заменой «с» на «з» под влиянием южнорусского произношения).