Фамилия Бренчалова — женская форма, мужской вариант — Бренчалов. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Бренчало. Глагол «бренчать» в русских говорах имел несколько значений: издавать звенящий звук (например, бренчать на балалайке), а также — говорить без умолку, болтать, иногда с оттенком несерьёзности. Прозвище Бренчало могли дать человеку говорливому, любителю поболтать, либо тому, кто постоянно что-то напевал или играл на простом музыкальном инструменте.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов-/-ев- присоединялся к основе прозвища, указывая на принадлежность: «сын Бренчала». Форма Бренчалов закрепилась в документах как отчество-прозвище. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Бренча́лов.

Редкость фамилии в том, что основа с корнем «бренч-» не получила широкого распространения в фамильном фонде. Встречаются однокоренные Бренчуков, Бренчанинов, но они тоже немногочисленны. Это говорит о том, что прозвище было локальным, бытовавшим в одной местности. По данным переписей, фамилия встречается в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской и Архангельской губерниях, где слово «бренчать» активно использовалось в речи.

Версия о связи с диалектным «бренчалый» — вялый, хилый — менее вероятна, так как в говорах это слово встречается реже, а прозвища чаще давали по характерному поведению или звуку, чем по физическому состоянию. Таким образом, предок носителей фамилии Бренчаловых, скорее всего, был заметным говорунчиком или весельчаком, которого окружающие запомнили по его «бренчанию».