Фамилия Балымова, скорее всего, образована от мужского личного имени Балым. У этого имени есть как минимум два возможных корня. Первый — тюркский, восходит к казахскому слову со значением «мёд», «сладость». Второй вариант — древнерусское нецерковное имя Балым, которое могло быть прозвищем. Имя Балым фиксируется в исторических документах: в 1624 году в Курмыше упомянут крестьянин Балым Иван Сидоров. Это говорит о том, что имя бытовало на русской почве задолго до массового закрепления фамилий.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели с помощью суффикса -ов, который указывает на принадлежность: Балымов — сын Балыма. Женская форма Балымова, соответственно, означает «дочь или жена Балымова».

Поскольку имя Балым встречается и в тюркской, и в русской среде, точно определить этническое происхождение конкретного рода можно только по дополнительным данным: региону проживания, вероисповеданию предков, сословной принадлежности. Фамилия могла возникнуть как у крещёных татар или казахов, так и у русских крестьян, взявших прозвище от диалектного слова. В некоторых говорах «балым» означало «баловник», «шалун», что тоже могло стать основой для прозвища.

Окончательно установить, от какого именно значения пошла фамилия в конкретной семье, помогут только генеалогические изыскания: метрические книги, ревизские сказки, переписи. В любом случае, основа фамилии — древняя, а её носительницы могут вести род как от тюркского «сладкого» имени, так и от русского прозвища.