Фамилия Чернозубова — женская форма от мужской Чернозубов, и её происхождение прозрачнее, чем у многих других русских фамилий. В основе лежит прозвище Чернозуб: человек с чёрными, потемневшими зубами. В старину это не обязательно означало болезнь или нечистоплотность. Потемнение эмали могло быть следствием постоянной работы с дёгтем, смолой, углём или — в южных регионах — результатом употребления воды с высоким содержанием железа. Прозвище давали по самому заметному внешнему признаку, без уничижительного оттенка.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов/-ев присоединялся к основе прозвища, указывая на принадлежность («сын Чернозуба»). Параллельные варианты — Чернозубый, Чернозубцев — встречаются реже, но подтверждают, что корень «зуб» в прозвищах был продуктивным. Сравните с фамилиями Зубарев, Зубов, Кривозубов — все они из той же «зубной» серии.

Географически фамилия Чернозубов/Чернозубова тяготеет к южнорусским областям: Курская, Воронежская, Ростовская губернии, а также к казачьим землям Дона и Кубани. В казачьей среде прозвища по внешности давали особенно часто, и там фамилия могла закрепиться раньше, чем в центральных регионах. Встречается она и на Урале, куда переселенцы принесли её в XVIII–XIX веках.

Сословная принадлежность не зафиксирована строго: Чернозубовы могли быть и крестьянами, и мещанами, и казаками. В дворянских родословных книгах эта фамилия не значится. С точки зрения ономастики, это классическая «прозвищная» фамилия, возникшая в среде, где внешний признак служил удобным и запоминающимся идентификатором.

Если искать более редкий угол, стоит обратить внимание на то, что в некоторых говорах слово «чернозуб» могло означать не только цвет зубов, но и вид рыбы — так на Дону иногда называли жереха с тёмной полосой на челюсти. Однако эта версия менее вероятна: прозвища по рыбам обычно оформлялись иначе (Чернозубый как прилагательное), а фамилия Чернозубова почти наверняка ведёт родословную от человека с приметной улыбкой, а не от улова.