Фамилия Балмышов образована от тюркского имени Балмыш, которое легло в основу прозвища. Словообразовательная модель здесь проста и типична для русских фамилий: к основе Балмыш- добавился патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Балмыша). Сам суффикс -ов — один из самых распространённых в русской ономастике, он закрепился в основном за фамилиями, произошедшими от прозвищ или имён, оканчивающихся на твёрдый согласный.

Значение исходного имени Балмыш спорно. Наиболее убедительная версия связывает его с тюркским корнем «бал» — «мёд». В этом случае имя могло быть ласкательным или «сладким» прозвищем, которое давали ребёнку. Прибавление тюркского суффикса -мыш (участвующего в образовании имён и причастий) даёт значение вроде «медовый», «сладкий как мёд». Менее правдоподобна, но тоже возможна версия от слова «бала» — «ребёнок, дитя» с тем же суффиксом, что превращает имя в «дитятко», «чадо». Третья гипотеза — перевод «смешанный, перепутанный, запачканный» — выглядит натянутой и не находит надёжной опоры в тюркской антропонимике: такие негативные прозвища редко становились личными именами, от которых потом образовывали фамилии.

Географически фамилия Балмышов тяготеет к регионам, где исторически были сильны тюркские влияния, — Поволжье, Приуралье, южные области России. Встречаемость её невысока, что характерно для фамилий, образованных от редких или местных имён. Носители фамилии, скорее всего, были выходцами из татарской, башкирской или чувашской среды, а сам род мог принадлежать к служилым людям или крестьянам, принявшим православие и вместе с ним русскую фамильную модель. Сословная принадлежность предков по фамилии не определяется — она могла закрепиться и за крестьянином, и за купцом, и за мелким помещиком.