Фамилия Чалябова — женская форма фамилии Чалябов, и её происхождение неочевидно на первый взгляд. В русской антропонимии фамилии на -ов/-ев чаще всего образуются от отчества, прозвища или названия профессии, но основа «Чаляб» встречается редко и требует внимательного разбора.

Самый вероятный корень — тюркский. В языках тюркской группы (татарском, башкирском, казахском) есть слово «чаляб» или близкие по звучанию варианты, означающие «черпак», «ковш» или «большая ложка». Прозвище Чаляб могли дать человеку, который изготавливал или продавал такую утварь, либо тому, кто отличался жадностью или, наоборот, щедростью — метафорически «зачерпывал» много. Не исключено, что это было прозвище по внешности или характеру, закрепившееся в быту.

Другая, менее распространённая версия — связь с диалектным русским словом «чалябый» (или «чалый»), обозначающим масть лошади — серую с примесью другого цвета. В таком случае прозвище могло относиться к человеку со светлыми, пегими волосами или сединой. Однако эта гипотеза слабее, так как слово «чаляб» в значении масти почти не фиксируется в исторических словарях, а в тюркских языках аналог очевиден.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Чалябов — буквально «сын Чаляба». Фамилия могла возникнуть в среде крестьян или посадских людей, где прозвища были распространены, а не только в дворянских родах. Географически Чалябовы встречаются в регионах с тюркским влиянием — в Поволжье, на Урале, в Западной Сибири, что подтверждает версию о тюркской основе. Точных данных о сословной принадлежности нет, но по модели образования фамилия типична для непривилегированных слоёв.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Чаляпин, Чаляев — показывает, что основа «чаля-» встречается в русских фамилиях, но редко, и почти всегда с тюркскими параллелями. Таким образом, Чалябова — скорее всего, фамилия с тюркским корнем, означающая «потомок человека по прозвищу Черпак», и её носители имеют корни в зоне контакта славянских и тюркских народов.