Фамилия Боголюова — редкий случай, когда написание подсказывает версию происхождения ярче, чем звучание. Двойное «о» в суффиксе бросается в глаза. Скорее всего, перед нами не опечатка, а след старой орфографии или диалектного произношения: фамилия образована не напрямую от слова «боголюб», а от прозвища или имени Боголюй. Суффикс -ов тут стандартный, указывающий на принадлежность («чей?» — Боголюев), а вот форма Боголюова могла закрепиться, если предка звали Боголюй, а в документах патроним писали через «о» — Боголюов. Вторая версия, менее вероятная, — искусственное изменение при переписи, когда писарь на слух передал «Боголюбова» как «Боголюова», но для этого нужно было, чтобы «б» выпало из произношения, что в русских говорах встречается редко.

Основа фамилии прозрачна: корень «бог» и корень «люб». В дохристианской и раннехристианской Руси такие двусоставные имена (Боголюб, Богдан, Любомир) были распространены как мирские, некалендарные. Имя Боголюб означало «любящий Бога» или «возлюбленный Богом». Позже оно могло стать прозвищем для набожного человека или для того, кто родился в религиозный праздник. Носитель фамилии Боголюова — потомок человека по прозвищу Боголюй или с именем Боголюб, причём запись фамилии сохранила архаичную или местную особенность произношения.

С географией сложно: фамилия крайне редкая. Она может встречаться в тех же регионах, где бытуют однокоренные Боголюбов и Боголюбский, — центральная Россия, Поволжье, северные области. Но из-за нестандартного написания её носители, вероятно, сосредоточены в одном-двух сёлах или даже в одной семье, где форма закрепилась исторически. Социальный контекст типичен для фамилий на -ов: это крестьянские или мещанские роды, получившие фамилию по отцу в XIX веке, когда массово закреплялись патронимы.

Если сравнивать с однокоренными, Боголюбова — самая частая, Боголюбский — дворянская или семинарская (от названия монастыря), а Боголюова — локальный вариант, который мог возникнуть из-за того, что в говоре конечное «б» в имени Боголюб оглушалось до «п», а потом при записи «п» перешло в «о» — или просто из-за неграмотности писаря. В любом случае, это не ошибка, а живое свидетельство того, как фамилия менялась на слух и на бумаге.