Фамилия Белозер происходит от прозвища, связанного с местом жительства — городом Белоозеро. Это один из древнейших городов Руси, бывшая столица Белозерского княжества. История города сложная: до X века он стоял на северном берегу Белого озера у деревни Киснема, затем его перенесли на южный берег, к истоку реки Шексны (сейчас это село Крохино в Вологодской области, в 17 километрах от современного Белозерска). При Екатерине II, в XVIII веке, город официально переименовали из Белоозера в Белозерск, но фамилии, образованные от старого названия, остались.

Модель образования типична для русских фамилий: топоним (Белоозеро) превратился в прозвище («человек с Белоозера»), а затем прозвище закрепилось в виде фамилии без дополнительных суффиксов, как Белозер. Это отличает её от более распространённых вариантов Белозеров или Белозерский, где суффиксы -ов и -ский указывают на принадлежность. Фамилия без суффикса — более редкая и архаичная форма, она могла закрепиться в среде, где прозвище было настолько устойчивым, что не требовало оформления.

Встречается два основных варианта написания: Белозер и Белозёр. Второй вариант, с буквой «ё», отражает реальное произношение в некоторых говорах, но не меняет смысла. Носители фамилии — потомки выходцев из Белозерского края, который веками был центром удельного княжества, а затем уезда. Среди предков могли быть как крестьяне, так и служилые люди, купцы или монахи, но сословная принадлежность по самой фамилии не определяется — топонимическая основа указывает только на географические корни, а не на социальный статус.