Фамилия Громыхалова образована от прозвища Громыхало. Основа — глагол «громыхать», то есть стучать, шуметь, хлопать, издавать сильный грохот. Прозвище могло указывать на шумного, неспокойного человека или на обладателя громкого, зычного голоса. Ещё одна версия: Громыхалом называли человека, чья работа была связана с шумом — кузнеца, дровосека, мельника. Выбор версии зависит от местных говоров и занятий предков, но все они сходятся в одном: прозвище было ярким, «говорящим», а потому легко запоминалось и закреплялось за человеком.

Словообразовательная модель проста: прозвище Громыхало + суффикс -ов- (притяжательный, указывающий на принадлежность) + окончание -а. Фамилия относится к типичным русским «прозвищным» фамилиям на -ов/-ев. В говорах встречаются и однокоренные фамилии: Громыко, Громов, Громыхалов — все они восходят к тому же корню, но Громыхалова выделяется редким суффиксом -ал-, который придаёт прозвищу оттенок деятеля, склонного к действию (ср. «кричало», «стучало»). Такие формы были распространены в северных и центральных русских говорах, что может указывать на географию возникновения фамилии.

В документах фамилия встречается нечасто, что говорит о её относительной редкости. Это не снижает её ценности как источника семейной истории: передаваясь из поколения в поколение, фамилия Громыхалова по сей день хранит память о происхождении человека. Потомок того самого Громыхалы, будь он кузнецом или просто шумным соседом, носит в своём родовом имени отпечаток жизни и быта предков.