Фамилия Хамарханова — редкий случай, когда географический корень почти наверняка перевешивает любые другие версии. Основа «Хамар-» отсылает к бурятскому и монгольскому слову «хамар» — «нос». Но в тюркских и монгольских языках это слово редко бывало прозвищем в прямом значении. Чаще оно входило в состав географических названий: Хамар-Дабан (горный хребет в Прибайкалье, буквально — «нос-перевал»), урочища Хамар, Хамара.

Вероятнее всего, фамилию Хамарханова получил человек, чьи предки жили у горы, реки или перевала с названием Хамар. Вторая часть «-хан» в таких именованиях может означать «хозяин», «владыка» (как в тюркских титулах), но в бурятской ономастике она часто выступает как усилительный компонент: «Хамар-хан» — «нос-князь» или «носовой хан». Это не титул, а прозвище-оберег или шутливое имя человека с заметным носом, которого в шутку «повысили» до хана.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ов- (женский вариант -ова), что типично для русификации бурятских и монгольских фамилий в XIX–XX веках. Первоначально это было отчество: «чей?» — Хамарханов, то есть сын Хамархана. Фамилия распространена в Бурятии, Забайкалье, Иркутской области, а также среди бурятских диаспор в других регионах России.

Редкий суффикс «-ханов» (а не просто «-ов») встречается в бурятских фамилиях, образованных от составных имен с компонентом «хан»: например, Базарханов, Доржиханов. Хамарханов — одна из немногих фамилий, где основа не имя, а географический или прозвищный корень. Встречается вариант написания с одной «н» — Хамарханова, что связано с упрощением при записи в паспортных столах.

Сословных данных по фамилии нет, но бурятские фамилии такого типа в основном принадлежали к казачьему или крестьянскому сословию, реже — к буддийскому духовенству. В советское время фамилия не переделывалась, сохранив оригинальную основу.