Фамилия Калмаханова — женская форма от мужской фамилии Калмаханов. Её основа — тюркское составное имя Калмахан. Первая часть, «калмак» (или «калмык»), в прошлом была этнонимом: так называли ойратские племена, которые в XVII веке откочевали из Джунгарии в низовья Волги. Вторая часть, «хан», — распространённый тюркский титул, означающий «владыка», «правитель». В составе личных имён он часто терял прямое значение и служил пожеланием ребёнку силы и достоинства.

Имя Калмахан могло быть дано в двух случаях. Первый — если отец или дед имел отношение к калмыкам: жил по соседству, торговал или состоял на службе. Второй — как оберег: в тюркской традиции новорождённому иногда давали имя по названию другого народа, чтобы «обмануть» злых духов и защитить ребёнка. Такие имена встречались у казахов, башкир, татар и ногайцев.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ов, который в тюркской среде стал стандартным способом русификации отчеств: Калмахан → Калмаханов → Калмаханова. Суффикс указывает на принадлежность («сын Калмахана»). Фамилия недвусмысленно говорит о том, что предок носителя носил имя Калмахан, а не просто прозвище.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где смешивались тюркское и калмыцкое население: Астраханская область, Калмыкия, Дагестан, Западный Казахстан. Встречается и у казахов, и у ногайцев, и у астраханских татар. В русских переписях XIX века такая фамилия почти не фиксируется — это говорит о её относительно позднем закреплении, скорее всего, в конце XIX — начале XX века, когда у кочевых народов начали массово записывать фамилии.

С точки зрения словообразования фамилия примечательна тем, что в ней сохранился редкий для фамилий прямой этноним в составе личного имени. Большинство фамилий на -ов образовано от имён-пожеланий (Бердихан — «дал бог хана») или от титулов (Акхан — «белый хан»), а здесь этническая метка вплетена в имя напрямую.