Фамилия Черноваленкова — яркий пример того, как в русской фамилии скрестились сразу два признака: цвет и территориальная принадлежность. Это женская форма фамилии Черноваленков, которая, в свою очередь, образована от прозвища или неофициального имени Черноваленок.

В основе лежит прилагательное «чёрный» и существительное «валенок». Сочетание необычное: «Чёрный валенок» — так могли прозвать человека за внешность (смуглого, темноволосого, носившего тёмную одежду) либо за характер (угрюмого, нелюдимого, «чёрного» внутри). В русских говорах слово «валенок» нередко имело ироничный или уничижительный оттенок, обозначая простака, увальня, неповоротливого человека. Таким образом, прозвище Черноваленок могло закрепиться за крестьянином, который был медлителен, хмур или просто выделялся тёмной одеждой на фоне белого снега.

Суффикс -енк- в основе Черноваленков указывает на восточноукраинское или южнорусское происхождение. В этих регионах фамилии на -енко (Черноваленко) были особенно распространены, а при переходе в великорусскую среду фамилия обросла типичным русским суффиксом -ов, превратившись в Черноваленков. Окончание -а в женской форме указывает на принадлежность к роду: Черноваленкова — дочь или жена Черноваленкова.

Встречается фамилия преимущественно в центральных и южных областях России, а также в регионах, граничащих с Украиной. В дореволюционных метрических книгах носители фамилии чаще всего числились государственными крестьянами или мещанами — сословиями, где прозвища давались по бытовым, наглядным признакам, а не по родовитости. Искать корни стоит в Курской, Воронежской, Белгородской губерниях или на Кубани.