Фамилия Харлампова образована от мужского имени Харлампий — церковной формы греческого Харалампиос. В основе этого имени лежат два корня: «хара» (радость) и «лампио» (светить, сиять). Таким образом, имя Харалампий означает «светящийся радостью». В православных святцах оно связано с раннехристианским священномучеником III века, которого почитали как целителя и защитника от внезапной смерти.

Фамилия Харлампова — женская форма, а мужской вариант — Харлампов. Она принадлежит к самому распространённому в России типу фамилий на -ов/-ев, которые образовывались от полных или уменьшительных форм крестильных имён. В быту имя Харлампий часто упрощали до Харлам, отсюда и более привычное звучание фамилии. В документах XVII–XVIII веков встречаются оба варианта: как Харлампов, так и Харламов, причём второй постепенно вытеснил первый в народной речи.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий, образованных от имён, которые вышли из употребления уже к XIX веку (например, Феоктистов или Парфёнов), имя Харлампий встречалось в крестьянской среде вплоть до начала XX века, особенно в южнорусских и украинских губерниях. Поэтому географически фамилия Харлампова чаще всего связана с Курской, Воронежской, Харьковской и Полтавской областями. В переписях XIX века носители фамилии записаны преимущественно как государственные крестьяне и однодворцы — потомки служилых людей, охранявших южные границы.

С точки зрения словообразования, фамилия сохранила полную основу имени с суффиксом -ов, что говорит о её относительно позднем оформлении в среде грамотных приказчиков и священников. В дворянских родословных книгах эта фамилия не фиксируется — она оставалась фамилией простонародной, что подтверждает её исконную связь с сельским миром.