Фамилия Белодубова — женская форма фамилии Белодубов. В её основе лежит прозвище Белодуб, которое, скорее всего, получил человек с седыми волосами («белый») и крепким, «дубовым» здоровьем или упрямым, несгибаемым характером. Однако, в отличие от многих фамилий с корнем «бел-» (Белов, Беляев), здесь не просто описание внешности, а сравнение с дубом — символом силы и долголетия. В народной речи «дубом» могли назвать и простака, и здоровяка, поэтому прозвище могло иметь как уважительный, так и ироничный оттенок.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединился к основе прозвища. Белодуб → Белодубов → Белодубова. Такая фамилия могла появиться в любой местности, где бытовали прозвища, но в словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) она не фиксируется как широко распространённая, что говорит о её относительной редкости. Скорее всего, это фамилия из центральных или южных регионов России, где дубовые рощи — часть пейзажа, и сравнение с дубом было естественным.

В писцовых книгах XVI–XVII веков можно было бы встретить запись «крестьянин Белодуб», но конкретные исторические документы по этой фамилии не опубликованы. Интересно, что фамилия могла возникнуть и на границе двух диалектных зон: в северных говорах «дуб» — это не только дерево, но и «лодка-однодеревка», выдолбленная из дуба. Тогда Белодуб — мастер, делавший лёгкие лодки из светлого дуба. Но эта версия менее вероятна, так как прозвища по ремеслу обычно не включают цветовую характеристику.

В современном написании фамилия сохраняет ударение на второй слог — Белоду́бова. Встречаются варианты с буквой «ё» (Белодубёва), но это уже искажение, так как в корне исторически «о», а не «ё». Для носительницы фамилии это прямая связь с предком, которого в деревне прозвали Белодубом за седину и крепость.