Фамилия Черноволова — женская форма от Черноволов, и её разумнее всего разбирать в мужском варианте. Основа здесь не «черноволосый», как может показаться на первый взгляд, хотя народная этимология часто подводит к мысли о тёмных волосах. На самом деле корень — «черн-», а вот вторая часть сложнее. Скорее всего, перед нами прозвище Черновол, где «вол» — не животное, а диалектное или профессиональное обозначение. В русских говорах «волом» называли не только кастрированного быка, но и медленного, упрямого или очень сильного человека. Соответственно, Черновол — «чёрный вол», то есть человек либо с тёмной мастью (как метафора), либо мрачный и тяжёлый по характеру, либо черноволосый силач.

Суффикс «-ов» указывает на принадлежность: Черноволов — сын или потомок Черновола. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ, и встречается повсеместно, без узкой региональной привязки. Однако стоит заметить, что фамилия редкая. В отличие от массовой Черновой или Чернышёва, Черноволовы — это, вероятно, потомки одного или нескольких родов, закрепивших прозвище за собой. Встречаются они в основном в центральной России и на юге, где слово «вол» было в ходу.

Есть и альтернативная, менее правдоподобная версия: от слова «черновол» как названия растения или орудия труда. Но в ономастических словарях (например, у Б. Унбегауна) подобные сложные прозвища с компонентом «вол» обычно трактуются через характер или профессию человека. Так что Черновол — это, скорее всего, характеристика: «чёрный, как вол», «угрюмый, как вол» или «работающий, как вол, да ещё и смуглый». Фамилия сохранила образ, который в современном языке уже стёрся.