Фамилия Харламкова — женская форма, а её мужской вариант Харламков. В основе лежит крестильное имя Харлампий (в просторечии Харлам), которое греческого происхождения и означает «сияющий радостью». Это имя носил раннехристианский святой, священномученик III века, почитаемый в православии. На русской почве имя обросло множеством уменьшительных и бытовых форм: Харлам, Харлашка, Харланя, Харламка — вот от последней, через суффикс притяжательности -ов, и образовалась фамилия.

Суффикс -к- в основе Харламк- указывает на то, что в быту человека звали именно Харламка, а не полным Харлампий. Такие «усечённые» формы с суффиксом -к(а) были распространены в XVI–XVII веках среди крестьян и посадских людей: они звучали проще и короче, чем полное церковное имя. Поэтому предок Харламковых был, скорее всего, человеком незнатного происхождения — в дворянской среде предпочитали более книжные варианты вроде Харлампиев.

С точки зрения географии, фамилия Харламков (и Харламкова) встречается в основном в центральных и южных областях России: в Тульской, Рязанской, Воронежской, а также в Поволжье. Это косвенно подтверждает, что фамилия бытовала в среде однодворцев и государственных крестьян, которые часто носили «бытовые» варианты крестильных имён.

Однокоренные фамилии — Харламов, Харлампиев, Харлашкин. Харламков отличается от более частого Харламова именно суффиксом -к-, что делает её более редкой и конкретной по происхождению: она не от имени Харлам в чистом виде, а от его уменьшительной формы Харламка. Если встретите фамилию Харламкова в старых документах, можно с большой вероятностью предположить, что её носитель — потомок человека, которого в деревне звали не иначе как Харламка.