Фамилия Барламов образована от прозвища Барлам. Самая обоснованная версия связывает его с сибирским диалектным словом «барловина» — так называли шкуру изюбра или козули. Этот материал ценился за прочность и тепло, из него шили верхнюю одежду. Значит, предок Барламовых мог быть либо охотником, промышлявшим пушного и копытного зверя, либо скорняком или портным, работавшим с такой кожей. В пользу этой версии говорит и географическая привязка: фамилия встречается в Сибири и на Урале, где охота на копытных была промыслом.

Менее вероятная, но упоминаемая гипотеза выводит прозвище от тюркского рода Барлас. В таком случае прозвище Барлам могло указывать либо на происхождение предка из этого рода, либо на внешнее или поведенческое сходство с тюрками. Однако эта версия слабее: фамилия Барламов не имеет массового распространения в регионах традиционного проживания тюркских народов, а её модель — типично русская, с патронимическим суффиксом -ов.

Словообразовательно фамилия проста: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), то есть Барламов — сын или потомок Барлама. Само прозвище Барлам — адаптация исходного слова «барловина» или тюркского этнонима под привычную русскому уху форму с окончанием на согласный.

Известных исторических деятелей с этой фамилией немного, она не относится к числу широко распространённых дворянских или купеческих. Встречается в основном в крестьянской и мещанской среде, что подтверждает её «промысловое» происхождение.