Фамилия Челомов образована от прозвища Челом. В его основе лежит слово «чело» — лоб. В старину «челом» называли не только лоб, но и переднюю часть чего-либо, а в переносном смысле — выдающегося, заметного человека. Прозвище Челом мог получить человек с высоким или широким лбом, либо тот, кто выделялся умом, «челом бил» — кланялся, просил или упорно добивался своего.

Модель образования фамилии типична для восточнославянской ономастики: суффикс -ов указывает на принадлежность — «сын Челомá» или «из рода Челомовых». Фамилия нередко встречается в центральных и южных регионах России, особенно в бывших вотчинах и поместьях, где прозвища давали по внешним приметам. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с таким именованием, например, в переписных книгах Нижегородского уезда.

Существует версия, что корень «чело» мог указывать на ремесло: челом называли часть печи или свода, а Челомовым могли прозвать печника или строителя. Однако эта гипотеза менее распространена: большинство старых записей связывают фамилию именно с прозвищем по внешности.

Интересно, что фамилия Челомов не имеет отношения к географическим названиям (в отличие от Челомовский, Челомовка). Она осталась в числе «прозвищных» фамилий, которые не утратили прямой связи с бытовой речью. В современной России фамилия редкая, но не исчезнувшая — её носители живут в основном в Поволжье и на Урале.